Adna Lúcia Rodrigues de Menezes...de Ilha Bela localizada no município de Ceará Mirim/RN / Adna Lúcia Rodrigues de Menezes. - 2019. 95f.: il. Dissertação (Mestrado)-Universidade

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

Adna Lúcia Rodrigues de Menezes

CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS HISTÓRICAS EXISTENTES NA USINA

DE ILHA BELA LOCALIZADA NO MUNICÍPIO DE CEARÁ MIRIM/RN

Natal 2019

ii




Dissertação apresentada ao Programa de

Pós-graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil.

Orientador: Prof. Dr. Kleber Cavalcanti Cabral

Natal 2019

iii

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN

Sistema de Bibliotecas - SISBI

Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede

Menezes, Adna Lúcia Rodrigues de.

Caracterização das argamassas históricas existentes na Usina

de Ilha Bela localizada no município de Ceará Mirim/RN / Adna

Lúcia Rodrigues de Menezes. - 2019. 95f.: il.

Dissertação (Mestrado)-Universidade Federal do Rio Grande do

Norte, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Natal, 2019.

Orientador: Dr. Kleber Cavalcanti Cabral.

1. Argamassas antigas - Dissertação. 2. Conservação -

Dissertação. 3. Restauro - Dissertação. I. Cabral, Kleber

Cavalcanti. II. Título.

RN/UF/BCZM CDU 624

Elaborado por Raimundo Muniz de Oliveira - CRB-15/429

iv




Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil.

BANCA EXAMINADORA

___________________________________________________________________ Prof. Dr. Kleber Cavalcanti Cabral – Orientador

___________________________________________________________________ Profa. Dra. Maria das Vitórias Vieira Almeida de Sá – Externa ao Programa (UFRN)

___________________________________________________________________

Profa. Dra. Erica Natasche de Medeiros Gurgel Pinto – Externa à Instituição (UFERSA)

Natal/RN, 22 de fevereiro de 2019.

v

CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS HISTÓRICAS EXISTENTES NA USINA DE ILHA BELA LOCALIZADA NO MUNICÍPIO DE CEARÁ MIRIM/RN



RESUMO

Procurando manter a identidade de uma sociedade, a busca pela conservação do

patrimônio cultural é fundamental. As edificações históricas são partes integrantes

deste patrimônio, pois guardam evidências sobre a história construtiva da edificação,

bem como métodos e materiais, o que é de suma importância para atender aos

princípios de restauro desses bens. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo

caracterizar as argamassas de revestimento da Usina de Ilha Bela/RN. Para tal, foi

realizada visita in loco para observação visual e registro fotográfico da edificação, e

coleta de amostras de argamassas de revestimento para posterior caracterização

físico-química e mineralógica por meio de análise visual e técnicas analíticas em

laboratório, FRX, DRX, TG/DTG, determinação do teor de aglomerante por ataque

ácido, granulometria, absorção de água por imersão e resistência à compressão. A

partir das análises constatou-se que as argamassas estudadas são ricas em cal,

com aglomerante de natureza calcítica e areia de origem silicosa, como agregado,

com a presença de argila. As argamassas A01, A03, A04, A05 e A06 são

constituídas de cal e areia, enquanto a argamassa A02 é constituída de cal, areia e

argila. Cujas relações aglomerante/agregado são: 1:3 para as amostras A01 e A04,

1:8 para as amostras A02 e A03 e 1:6 para as amostras A05 e A06. Desse modo, a

partir das informações sobre as argamassas existentes é possível projetar uma

argamassa de reconstituição compatível para realização da conservação desses

edifícios históricos, ressaltando valores históricos e culturais, contribuindo assim

para a preservação desses monumentos do estado.

vi

Palavras-chave: Argamassas antigas. Conservação. Restauro.

vii

CHARACTERIZATION OF EXISTING HISTORIC MORTARS IN ILHA BELA PLANT LOCATED IN THE MUNICIPALITY OF CEARÁ MIRIM / RN



ABSTRACT

Seeking to maintain the identity of a society, the search for conservation of cultural

heritage is fundamental. The historical buildings are integral parts of this heritage, as

they keep evidence of the constructive history of the building, as well as methods and

materials, which is of the utmost importance to meet the principles of restoration of

these assets. In this context, this work aims to characterize the lime mortars of the

Ilha Bela/RN. For that, an on-site visit was carried out for visual observation and

photographic registration of the building, and collection of coating mortar samples for

subsequent physical-chemical and mineralogical characterization through visual

analysis and laboratory analytical techniques, FRX, XRD, TG/DTG, determination of

binder content by acid etching, particle size distribution, water absorption by

immersion and compressive strength. From the analyzes it was verified that the

studied mortars are rich in lime, with agglomerant of calcitic nature and sand of

silicosa origin, as aggregate, with the presence of clay. Mortars A01, A03, A04, A05

and A06 are composed of lime and sand, while mortar A02 consists of lime, sand

and clay. The agglomeration/aggregate ratios are: 1:3 for samples A01 and A04, 1:8

for samples A02 and A03 and 1:6 for samples A05 and A06. Thus, based on

information on existing mortars, it is possible to design a compatible restoration

mortar for the conservation of these historic buildings, highlighting historical and

cultural values, thus contributing to the preservation of these state monuments.

Keywords: Old mortars. Conservation. Restoration.

viii

AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus que sempre esteve do meu lado, me dando forças e

coragem para alcançar todas essas conquistas.

Aos meus pais, Ana Lúcia e Alber, por todo incentivo, apoio, confiança e amor

em mais uma jornada.

Ao meu irmão, Adson Bruno, por toda assistência durante esta caminhada.

Ao meu namorado, Fábio Maia, por todo carinho, paciência e palavras de

estímulo.

Ao meu orientador, Kleber Cabral, por toda orientação, disponibilidade,

incentivo, paciência e pelo patrocínio de equipamentos e materiais utilizados na

pesquisa.

Aos professores do Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil por

todo conhecimento disseminado.

Aos amigos do mestrado pelo apoio e esclarecimentos que precisei nas

disciplinas e desenvolvimento da pesquisa.

Ao LABCIM, pela disponibilização da estrutura laboratorial e ensaios.

A toda estrutura laboratorial disponibilizada pela UFRN.

ix

SUMÁRIO

CAPÍTULO 1 ................................................................................................... 1

Introdução ....................................................................................................... 1

1.1 Objetivos da pesquisa .................................................................... 3 1.1.1 Objetivo geral .............................................................................. 3 1.1.2 Objetivos Específicos .................................................................. 3

CAPÍTULO 2 ................................................................................................... 4

Fundamentação Teórica ................................................................................. 4

2.1 Contexto histórico geral da região açucareira..................................4 2.1.1 Construções antigas da região açucareira do Rio Grande do

Norte................................................................................................................ 4 2.1.1.1 Usina Ilha Bela ......................................................................... 7 2.2 Argamassa histórica ..................................................................... 10 2.2.1 Definição e constituição de argamassa histórica ....................... 10 2.2.2 Caracterização das argamassas históricas ............................... 11 2.2.3 Técnicas de Caracterização das argamassas históricas ........... 12 2.2.3.1 Difração de raio X (DRX) ........................................................ 13 2.2.3.2 Fluorescência de raio X (FRX) ............................................... 13 2.2.3.3 Espectroscopia no Infravermelho por refletância total atenuada

(ATR-IR) ....................................................................................................... 14 2.2.3.4 Análises Térmicas (TG/DTA).................................................. 14 2.2.3.5 Microscopia Óptica (MO) ........................................................ 15 2.2.3.6 Microscopia Eletrônica de Varredura com EDS (MEV-EDS) .. 15 2.2.3.7 Teor de aglomerante por ataque ácido .................................. 15 2.2.3.8 Análise Granulométrica .......................................................... 16 2.2.3.9 Resistência à compressão ..................................................... 16 2.2.3.10 Absorção de água por imersão ............................................ 16 2.3 Histórico de caracterização de argamassas históricas ................. 17

CAPÍTULO 3 ................................................................................................. 23

Metodologia da pesquisa .............................................................................. 23

3.1 Análise do estado de conservação da Usina de Ilha Bela ............ 24 3.2 Caracterização das argamassas históricas da Usina de Ilha Bela 26 3.2.1 Coleta das amostras ................................................................. 27 3.2.2 Preparação das amostras para análise ..................................... 28 3.2.3 Técnicas de Caracterização ...................................................... 29 3.2.3.1 Fluorescência de raios X (FRX) ............................................. 29 3.2.3.2 Difração de raios X (DRX) ...................................................... 29 3.2.3.3 Análise termogravimétrica (ATG) ........................................... 30 3.2.3.4 Teor de aglomerante .............................................................. 30 3.2.3.5 Análise granulométrica após o ataque ácido .......................... 33 3.2.3.6 Absorção de água por imersão .............................................. 35 3.2.3.7 Resistência à compressão ..................................................... 36

CAPÍTULO 4 ................................................................................................. 41

x

Apresentação e análise dos resultados ........................................................ 41

4.1 Caracterização das argamassas da Usina Ilha Bela .................... 41 4.1.1 Análise visual das amostras ...................................................... 41 4.1.2 Fluorescência de raios-X ........................................................... 45 4.1.3 Difração de raios-X .................................................................... 47 4.1.4 Análise Termogravimétrica ........................................................ 50 4.1.5 Teor de aglomerante e agregado .............................................. 58 4.1.6 Análise granulométrica .............................................................. 61 4.1.7 Absorção de água por imersão ................................................. 63 4.1.8 Resistência à compressão ........................................................ 67

CAPÍTULO 5 ................................................................................................. 72

Conclusões ................................................................................................... 72

Referências Bibliográficas ............................................................................ 75

xi

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 – Mapa adaptado do litoral oriental do RN................................................. 5

Figura 2.2 – Paisagem da Usina Ilha Bela.................................................................. 8

Figura 2.3 – Fábrica da Usina Ilha Bela...................................................................... 9

Figura 2.4 – Balança da Usina Ilha Bela..................................................................... 9

Figura 3.1 – Fluxograma da metodologia da pesquisa............................................. 23

Figura 3.2 – Usina Ilha Bela...................................................................................... 24

Figura 3.3 – Prédio administrativo da Usina Ilha Bela.............................................. 25

Figura 3.4 – Fábrica da Usina Ilha Bela.................................................................... 25

Figura 3.5 – Balança da Usina Ilha Bela................................................................... 26

Figura 3.6 – a) Amostras na estufa e b) Amostra após 24h em estufa..................... 31

Figura 3.7 – a) Amostra com ácido clorídrico e b) Amostra com ácido clorídrico após repouso por 24hs....................................................................................................... 32

Figura 3.8 – Drenagem da solução ácida.................................................................. 32

Figura 3.9 – a) Amostras drenadas após 24h em estufa e b) Pesagem do filtro drenante mais a amostra........................................................................................... 32

Figura 3.10 – a) Procedimento da Análise granulométrica e b) Amostra no conjunto de peneiras................................................................................................................ 34

Figura 3.11 – Amostras para ensaio de absorção de água...................................... 35

Figura 3.12 – Amostras em imersão de água por 72 horas...................................... 36

Figura 3.13 – Equipamento para obtenção de corpos de prova das argamassas antigas para ensaio de resistência à compressão.................................................... 37

Figura 3.14 – Corpos de prova das argamassas antigas para ensaio de resistência à compressão............................................................................................................... 37

Figura 3.15 – Corpo de prova das argamassas retificado......................................... 38

Figura 3.16 – Corpo de prova das argamassas sendo ensaiado.............................. 38

Figura 3.17 – Polinômio do fator de correção e relação h/d indicados na Tabela da NBR 13279................................................................................................................ 39

Figura 4.1 – Aspecto visual da amostra A01 pertencente ao Prédio administrativo. 41

Figura 4.2 – Aspecto visual da amostra A02 pertencente ao Prédio administrativo. 42

Figura 4.3 – Aspecto visual da amostra A03 pertencente a Balança........................ 42

Figura 4.4 – Aspecto visual da amostra A04 pertencente a Balança........................ 43

Figura 4.5 – Aspecto visual da amostra A05 pertencente a Fábrica......................... 43

Figura 4.6 – Aspecto visual da amostra A06 pertencente a Fábrica......................... 44

xii

Figura 4.7 – a) Difratograma da argamassa A01; b) Difratograma da argamassa A02. ................................................................................................................................... 48

Figura 4.8 – a) Difratograma da argamassa A03; b) Difratograma da argamassa A04 ................................................................................................................................... 48

Figura 4.9 – a) Difratograma da argamassa A05; b) Difratograma da argamassa A06.............................................................................................................................49

Figura 4.10 – TG/dTG da amostra A01..................................................................... 51






Figura 4.16 – Curvas granulométricas da areia de todas as amostras da Usina...... 62

Figura 4.17 – Absorção de água por imersão das amostras do prédio administrativo da Usina.................................................................................................................... 64

Figura 4.18 – Absorção de água por imersão das amostras da balança da Usina... 64

Figura 4.19 –– Absorção de água por imersão das amostras da fábrica da Usina.. 65

Figura 4.20 – Absorção de água das amostras de argamassas da usina................ 66

Figura 4.21 – Resistência à compressão das argamassas do Prédio Administrativo............................................................................................................ 68

Figura 4.22 – Resistência à compressão das argamassas da Balança.................... 68

Figura 4.23 – Resistência à compressão das argamassas da Fábrica..................... 69

Figura 4.24 – Resistência à compressão das amostras de argamassas da Usina... 70

Figura 4.25 – Resistência à compressão vs absorção de água por imersão das argamassas da Usina................................................................................................ 71

xiii

LISTA DE TABELAS

Tabela 4.1: Descrição dos principais aspectos constatados na análise visual de cada amostra de argamassa da Usina............................................................................... 44

Tabela 4.2: FRX das argamassas da Usina.............................................................. 46

Tabela 4.3: Composição mineralógica das argamassas por DRX e sua intensidade................................................................................................................ 50

Tabela 4.4: Estimativa de porcentagem dos materiais e do teor aglomerante/agregado das argamassas da Usina Ilha Bela pelo resultado da TG.. 58

Tabela 4.5: Estimativa de percentagem do teor aglomerante das argamassas da Usina Ilha Bela pela TG e pelo ataque ácido............................................................ 59

Tabela 4.6: Estimativa da quantidade (g) do agregado e aglomerante e do teor aglomerante/agregado das argamassas da Usina Ilha Bela..................................... 59

Tabela 4.7: Relação aglomerante:agregado das argamassas pelos métodos TG e ataque ácido.............................................................................................................. 60

Tabela 4.8: Distribuição granulométrica do agregado das amostras do prédio administrativo, A01 (revestimento externo) e A02 (revestimento interno)................. 61

Tabela 4.9: Distribuição granulométrica do agregado das amostras da balança da usina, A03 (revestimento externo) e A04 (revestimento interno).............................. 61

Tabela 4.10: Distribuição granulométrica do agregado das amostras do prédio da fábrica da usina, A05 (revestimento externo) e A06 (revestimento interno)............. 62

Tabela 4.11: Propriedades físicas do agregado........................................................ 63

Tabela 4.12: Dados do ensaio de resistência à compressão das argamassas da Usina Ilha Bela.......................................................................................................... 67

xiv

LISTA DE QUADROS

Quadro 3.1: Nomenclatura, substrato e local de extração das amostras da Usina.. 29

Quadro 3.2: Conjuntos de peneiras utilizado no ensaio de granulometria................ 36

Quadro 3.3: Dados do ensaio de resistência à compressão das argamassas da Usina......................................................................................................................... 42

xv

LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 3.1.......................................................................................................33

Equação 3.2.......................................................................................................36

Equação 3.3.......................................................................................................39

xvi

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

ATR-IR – Espectroscopia no Infravermelho por refletância total atenuada

DRX – Difração de raios X

DTA – Análise Térmica Diferencial

DTG – Derivada primeira da TG

EAA – Espectrofotometria de absorção atômica

FJA – Fundação José Augusto

IPHAN – Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional

LABCIM – Laboratório Anexo ao Laboratório de Cimentos

MEV – Microscópio Eletrônico de Varredura

MEV-EDS – Microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia

dispersiva

MO – Microscopia Óptica

NBR – Norma Brasileira

NM – Norma Mercosul

TG/DTA – Análise Termogravimétrica

UFRN – Universidade Federal do Rio Grande do Norte

1

CAPÍTULO 1

Introdução

Edificação histórica é definida como uma construção que apresenta

características de grande valor arquitetônico, cultural e histórico (SOUSA, 2014).

Este conceito está ligado ao Patrimônio histórico edificado, que se elege por ser um

bem cultural que é produzido por um determinado povo, nação ou civilização,

representando de melhor maneira seu passado (ROSA, 2016).

Dessa forma, é imprescindível a preservação do patrimônio cultural nacional,

uma vez que este simboliza a identidade de uma sociedade. E assim, esse conjunto

de valores próprios culturais e históricos do país será mantido de geração em

geração (SOUSA, 2014).

Compreender os edifícios históricos significa também entender e conhecer os

materiais existentes desde décadas e séculos passados. As argamassas antigas

que compõem estes monumentos guardam evidências acerca da história construtiva

da edificação, os métodos e os materiais. Portanto, estas devem ser preservadas a

fim de servir como parâmetro para definição de argamassas de reconstituição para

manter e conservar periodicamente o edifício histórico (KANAN, 2008).

Na conservação e reabilitação de edifícios, as argamassas de revestimento

desempenham um papel essencial e devido à sua exposição e atribuição de

proteger o substrato, são os primeiros elementos do edifício no qual é perceptível a

degradação (DAMAS, VEIGA e FARIA, 2016).

Para exercer essa função de proteção da edificação de agentes climáticos e

ações externas em geral, os materiais empregados no revestimento eram mais

porosos e deformáveis comparados aos utilizados nos dias de hoje, e sua

capacidade de resistência e de proteção era assegurada basicamente por meio de

sua espessura (VEIGA e TAVARES, 2002).

Eram predominantes na composição dos materiais das argamassas de

revestimento antigo dois componentes, o aglomerante (cal) e o agregado (areia),

podendo ainda conter aditivo de material pozolânico ou material orgânico (SOUSA,

2014). No entanto, os métodos construtivos de paredes eram diferentes de uma

2

região para outra, e, além disso, a constituição destes materiais passou por

modificação ao longo dos anos (VEIGA, 2012).

Atualmente, a preocupação sucessiva em reabilitar os edifícios tem levado a

tomada de decisões indevidas, geralmente resultando na remoção de argamassas

antigas, com perda do seu valor entre outros, o técnico e estético, e sua substituição

por argamassas novas (FARIA, HENRIQUES e RATO, 2008).

Maravelaki-Kalaitzaki et al., (2005) relatam ainda que comumente essa

intervenção para restauração aplica materiais à base de cimento e polímeros, tendo

seu uso justificado por apresentar uma boa adesividade e métodos fáceis de

aplicação. Porém, não obedecem aos requisitos fundamentais de compatibilidade

física e química com o substrato, propiciando muitas vezes um dano maior. À vista

disso, pesquisas recentes enfocam o uso de materiais compatíveis com substratos

originais (TAGLIERI et al., 2017).

No Brasil, o Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional (IPHAN) é o

órgão federal de preservação que se encarrega do exercício preservacionista no

país. Ele foi criado em 1937, e o primeiro tombamento do Rio Grande do Norte foi

realizado no ano de 1949 (IPHAN, 2017). Além deste, existe no Rio Grande do Norte

a Fundação José Augusto (FJA) que também tem a finalidade de promover a

restauração, conservação e manutenção de monumentos históricos e artísticos do

Rio Grande do Norte.

A lista de bens tombados por ambos, IPHAN e FJA, no Rio Grande do Norte

ainda não abrange todas as edificações históricas existentes. Pouca atenção foi

dada ao Vale do Ceará-Mirim, que carrega um passado de tradições de uma

economia rural e patriarcal, no qual os engenhos, distribuídos no decurso do vale

desenham a paisagem açucareira da região.

A transição deste período de progresso da atividade açucareira é notável por

meio da presença de patrimônio material na região. Constatam-se inúmeras

construções arquitetônicas associadas a esse momento histórico no decorrer do

vale, muitas delas já em ruínas (BERTRAND, 2010).

Dentre os engenhos instalados ao longo do vale do rio Ceará-Mirim, o

engenho Ilha Bela se destacou por apresentar uma implantação singular. Suas

atividades tiveram início entre os anos 1888 e 1889, e posteriormente foi

transformado em usina para produção de açúcar cristal. Diante desse contexto, essa

pesquisa tem como objeto de estudo caracterizar as argamassas de revestimento da

3

Usina Ilha Bela/RN, contribuindo para preservação e restauração desses

monumentos históricos.

1.1 Objetivos da pesquisa

1.1.1 Objetivo geral

Essa pesquisa tem como principal objetivo caracterizar fisicamente as

argamassas de revestimento da Usina Ilha Bela/RN.

1.1.2 Objetivos Específicos

Fornecer informações sobre o aspecto visual das amostras de argamassa

históricas da Usina Ilha Bela;

Identificar o aglomerante e o agregado utilizado na argamassa de

revestimento da Usina;

Fornecer informações sobre a composição química e mineralógica das

argamassas existentes;

4

CAPÍTULO 2

Fundamentação Teórica

2.1 Contexto histórico geral da região açucareira

O açúcar está entre os primeiros produtos econômicos do Brasil. Sua

produção, através dos antigos engenhos, foi a responsável pela ocupação de grande

parte da costa brasileira, principalmente da região que hoje se define territorialmente

como Nordeste, no qual o cultivo da cana e a produção de açúcar ainda possuem

relevância econômica. Desse modo, foram sendo povoados, tanto o litoral, lugar

onde foram implantados os engenhos de açúcar, quanto o sertão do Brasil, onde

tinha a concentração de fazendas de gado (CRUZ, 2015).

Na região Nordeste, os primeiros engenhos implantados se concentraram de

início em dois pontos: Olinda, expandindo-se para o sul, até Penedo e para o norte,

até Goiana, chegando até a Paraíba e o Rio Grande do Norte; e Salvador, se

espalhando para todo o Recôncavo Baiano (ANDRADE, 2007).

Os estudiosos designaram essa expansão de “civilização do açúcar”, pois

determinou de forma decisiva o modo de surgimento e desenvolvimento dos núcleos

de povoamento urbanos e rurais.

2.1.1 Construções antigas da região açucareira do Rio Grande do Norte

No Rio Grande do Norte (RN), a instalação dos primeiros engenhos de açúcar

aconteceu no início do século XVII, quando começou o processo de colonização

efetiva do seu território pela coroa portuguesa, e as fazendas de gado

acompanharam o desbravamento das terras sertanejas. Todavia, a cultura

canavieira teve sua expansão tardia, consequentemente a produção de açúcar

norte-rio-grandense era reduzida quando comparada com a de grandes centros

produtores, como Pernambuco e Bahia. Entretanto, engenhos foram construídos no

decorrer da história no território do Rio Grande do Norte e desde os primórdios da

5

sua colonização a produção açucareira foi praticamente ininterrupta. E ainda hoje, a

cana-de-açúcar é cultivada nas terras norte-rio-grandenses, principalmente no litoral

oriental, no qual, canaviais e estruturas remanescentes dos engenhos antigos

evidenciam a paisagem dessa região (CRUZ, 2015).

Cruz (2015) estabelece esse termo litoral oriental voltando-se para definição

da região mais primitiva de ocupação portuguesa do território potiguar, no qual, teve

a concentração de cultivo da cana e a produção de açúcar no Rio Grande do Norte.

A Figura 2.1 apresenta um mapa adaptado do litoral oriental do RN.

Figura 2.1 – Mapa adaptado do litoral oriental do RN.

Fonte: Cruz (2015).

Devido às condições climáticas e ambientais, os engenhos de açúcar se

aglomeraram especificamente na parte leste do estado, nos vales férteis e úmidos

dos rios do litoral oriental do Rio Grande do Norte, região esta, que engloba a sua

costa desde Touros, na divisa entre o litoral setentrional e o oriental, a Baía

Formosa, no limite com o estado da Paraíba (CRUZ, 2015).

Os primeiros engenhos instalados na capitania do Rio Grande eram oriundos

das capitanias vizinhas, principalmente Pernambuco, para outras regiões

(MONTENEGRO, 2004).

6

Em meados do século XIX, fatores naturais e econômicos conduziram

transformações no cenário econômico norte-rio-grandense. A seca nos anos de

1844-1846 devastou o rebanho bovino, desarticulando essa atividade econômica no

estado, levando os proprietários rurais a busca de uma economia mais sólida,

investindo no cultivo da cana de açúcar (BERTRAND, 2010).

Foi quando o Rio Grande do Norte apontou um número mais expressivo de

engenhos, com a instalação de engenhos centrais e o surgimento das primeiras

usinas, iniciando um processo de modernização e melhoramento do processo de

cultivo do açúcar para desdobrar a crise açucareira. Então, perante estas

dificuldades, a produção de açúcar potiguar persiste no cultivo de cana-de-açúcar

alcançando o vale do rio Ceará-Mirim, área que se tornou principal produtora de

açúcar da província, passando para 173 engenhos no ano de 1860. A cidade de

Ceará-Mirim ganhou relevância por apresentar terras próximas ao rio com condições

favoráveis a plantação de cana de açúcar (CRUZ, 2015).

Os engenhos antigos constituíam unidades rurais complexas dotadas de um

conjunto de edificações com diversas funções. Tinha a casa-grande, a senzala, a

capela e a fábrica. A implantação dos edifícios nos sítios e os materiais diferentes

empregados em cada edificação retratavam os valores da época e a hierarquia

social. Cruz (2015) relata mais, que os materiais utilizados na construção da casa-

grande e da capela eram mais duráveis, como a pedra e cal ou alvenaria de tijolos, e

que estas edificações eram localizadas na parte mais elevada do terreno a fim de

vigiar e controlar as atividades do engenho. Portanto, importa ressaltar que a

apropriação e estruturação territorial do vale de Ceará-Mirim foram desenvolvidas

pela produção econômica.

O IPHAN/RN (2013) fez um Inventário de conhecimento dos antigos

engenhos/usinas de açúcar do litoral oriental do Rio Grande do Norte. Essa análise

identificou 81 engenhos disseminados ao decorrer do litoral oriental potiguar.

Desses, 62 inventariados e 21 não foram inventariados, devido seu estado de

degradação avançado e descaracterização. Os 62 estão distribuídos: 1 em Arez, 1

em Baía Formosa, 6 em Canguaretama, 22 em Ceará-Mirim, 7 em Goianinha, 3 em

Macaíba, 4 em Nísia Floresta (antiga Papari), 2 em Pedro Velho, 3 em São Gonçalo

do Amarante, 11 em São José de Mipibu, 1 em Vila Flor e 1 em Tibau do Sul.

7

Quando analisados particularmente o estado de conservação e preservação

das Casas-Grandes, Fazendas, Capelas, Fábricas e as Primeiras Usinas, pode-se

inferir que o conjunto de antigos engenhos/usinas mais expressivo do Rio Grande do

Norte, o do vale do Ceará-Mirim, é também o mais degradado (IPHAN, 2013).

Dando ênfase as primeiras usinas do vale do Ceará-Mirim, foi observado pelo

inventário do IPHAN/RN (2013) que poucos exemplares, ou quase nenhum, das

unidades fabris das antigas usinas do litoral oriental potiguar foram preservados. Ele

identificou 6 usinas: Estivas em Arez, Ilha do Maranhão em Canguaretama, São

Francisco, Ilha Bela, Guanabara e Santa Terezinha em Ceará-Mirim. Destas, duas

não foram inventariadas, pois se encontram completamente descaracterizadas: as

usinas Estivas em Arez e a São Francisco em Ceará-Mirim. Ambas tiveram como

origem antigos banguês e se transformaram em usinas em 1929. Todavia, suas

instalações fabris atuais são construções contemporâneas. A usina Ilha do

Maranhão em Canguaretama, primeira construída em terras potiguares, e a usina

Ilha Bela em Ceará-Mirim, construída na década de 1930, encontram-se em ruína e

em arruinamento, respectivamente. E as usinas Guanabara, construída em 1929, e

Santa Terezinha, instalada em 1947, possuem apenas a chaminé como estrutura

remanescente da antiga fábrica.

2.1.1.1 Usina Ilha Bela

Dentre as Usinas do vale do Ceará-Mirim que não foi descaracterizada e que

ainda possui ruínas de sua estrutura, ressalta-se a Usina Ilha Bela (Figura 2.2).

Desse modo, o trabalho se restringe a Usina Ilha Bela como objeto de estudo para

destacar o valor histórico desta no que se refere aos antigos engenhos potiguares

da produção de açúcar no Rio Grande do Norte.

8

Figura 2.2 – Paisagem da Usina Ilha Bela.

Fonte: Bertrand (2010).

O engenho de Ilha Bela, propriedade do Barão do Ceará-Mirim, foi instalada

em meados do século XIX na planície de inundação do rio Ceará-Mirim,

especificamente na área que está livre das ações das cheias do rio. Este engenho

ganha relevância entre as demais por apresentar uma implantação singular, na qual

a usina foi instalada em uma elevação de terra na planície de inundação do rio

Ceará-Mirim, formando uma espécie de ilha no meio do canavial conhecida como

Ilha dos Cavalos. O início das atividades como engenho Ilha Bela se deu entre os

anos de 1888 e 1889, administrado pelo tenente-coronel José Felix da Silveira

Varela. Mas, no ano de 1929, o engenho foi transformado em usina para produzir

açúcar cristal, e passou a produzir açúcar mais fino. A produção anual de açúcar

chegou a 12.000 sacos de 60 kg (BERTRAND, 2010).

Em 1949, a usina Ilha Bela foi comprada pelo grupo Paraibano Ribeiro

Coutinho, proprietário de usinas na Paraíba e da Usina Estivas em Arêz no Rio

Grande do Norte, tornando-se o grande concorrente da Usina São Francisco na

região. No ano de 1973, devido à produtividade baixa, as duas usinas se juntam,

com o apoio do Grupo Especial para a Racionalização da Agroindústria Canavieira

do Nordeste (LOUREIRO, 2009).

9

Bertrand (2010) coloca que nas pesquisas de campo não foram encontrados

vestígio material que esteja associado ao período de instalação do engenho. As

edificações existentes na área se referem ao período de funcionamento como usina,

ilustradas nas Figuras 2.3 e 2.4.

Figura 2.3 – Fábrica da Usina Ilha Bela.


Figura 2.4 – Balança da Usina Ilha Bela.


Os prédios encontrados foram referentes a fábrica e ao lado o prédio

administrativo da usina (Figura 2.3) e outra edificação onde funcionava a balança

(Figura 2.4).

10

2.2 Argamassa histórica

2.2.1 Definição e constituição de argamassa histórica

Argamassas de cal foram utilizadas na construção desde tempos imemoriais

até as primeiras décadas do século XX. Elas são uma parte de quase todos os

edifícios antigos, desempenhando diferentes papéis: funções estruturais quando

empregadas para unir blocos e pedras em paredes de alvenaria estrutural; proteção

das paredes contra a água e impactos quando usadas em rebocos; material de

colagem para mosaicos e ladrilhos cerâmicos; finalidades decorativas quando

aplicadas em acabamentos coloridos, pintura mural, estuques e tantas técnicas

decorativas diferentes (VEIGA, 2017).

Essas argamassas de cal dos edifícios históricos que sobreviveram até os

dias atuais possuem composições bastante diversificadas, em proporções, natureza

e qualidade dos principais componentes e em tipos de adições. Uma análise

mostrou que são encontrados proporções volumétricas aglutinante:agregado

principalmente na faixa de 1:1 a 1:2,5, proporções ricas em cal, ou também mais

pobres, como, 1:3 a 1:4 (VEIGA, 2017). Segundo Garijo et al., (2018) a proporção

volumétrica que tem sido apontada como referência para dosagem de uma

argamassa de cal é a 1: 3 (cal: areia), o que também foi mencionado nos antigos

tratados de Bênçãos de Vitrúvio, Alberti, Paladio e Benito (1973 e 2011). Essa é a

proporção de aglutinante-agregado recomendada para a síntese de argamassas de

cal para restauração (MOROPOULOU et al., 2002).

Para Veiga (2006), as argamassas antigas são constituídas em geral de cal

aérea e areia, com o uso ou não de adições minerais e orgânicas. Botas, Veiga e

Velosa (2017) citam em sua pesquisa que as argamassas encontradas nas fachadas

exteriores do século XIX eram argamassas comuns de cal e areia, sendo a areia

extraída de áreas vizinhas e, em alguns casos, essa areia apresenta pequenas

quantidades de partículas de argila.

Pedaços brancos de cal em argamassas antigas são frequentemente visíveis,

por vezes atribuídas a cal viva não hidratada, mas que também pode ser devido a pó

11

hidratado mal misturado ou massa de cal, ou mesmo à re-precipitação do carbonato

de cálcio (VEIGA, 2017).

2.2.2 Caracterização das argamassas históricas

Para permitir que as futuras gerações desfrutem da diversidade cultural de

nossa sociedade, devemos dedicar-se a conservação e preservação do patrimônio

construído. Dessa forma, o conhecimento de materiais e técnicas tradicionais é uma

questão indispensável para se obter um critério de seleção do mais apropriado em

qualquer circunstância (BARRERA et al., 2014).

O estudo de argamassas antigas fornece informações essenciais a respeito

das tecnologias de construção utilizadas no passado, características dos materiais

de construção, fases de construção, questões de procedência, avaliação da relação

aglutinante/agregado, bem como composição para objetivos de restauração

(LEZZERINI et al., 2018).

Veiga (2012) reforça a importância da caracterização das argamassas

históricas quando destaca que entre as razões para tal estão: registro histórico,

avaliação do estado de degradação da argamassa e ainda, seleção e formulação de

argamassas de reparação compatíveis.

As argamassas de substituição mais compatíveis são aquelas que possuem

características químicas, mineralógicas, físicas e mecânicas semelhantes às

originais (VEIGA et al., 2010). Para assegurar a compatibilidade, é imprescindível

determinar, em primeiro lugar, as características dos materiais existentes. Portanto,

uma matriz de conhecimento bem fundamentada pode ser desenvolvida para apoiar

futuras intervenções de conservação e reforma (DAMAS et al., 2018).

Quando se trata de imóveis de valor histórico expressivos, a primeira opção

de conservação do revestimento antigo deve ser por meio de técnicas para sua

manutenção. Caso isso não seja viável, opta-se por uma operação de consolidação.

Ainda assim, se o nível de degradação deste lugar já estiver avançado deve-se

escolher a substituição parcial desse revestimento. Em último caso é aconselhado à

substituição total do revestimento (VEIGA, 2006).

12

Ocorreram vários exemplos de intervenções de conservação ou restaurações

que aceleraram o dano à estrutura histórica autêntica, isto porque foram aplicados

materiais e tratamentos incompatíveis. Portanto, é imprescindível o desenvolvimento

e utilização de técnicas de avaliação para um tratamento de conservação apropriado

(AVDELIDIS e MOROPOULOU, 2004).

A caracterização das argamassas é geralmente realizada combinando

observações macroscópicas, técnicas minero-petrográficas e microquímicas.

Primeiro é feita a análise preliminar de amostras a olho nu, posteriormente, estudos

em seções delgadas, o que permite obter informações básicas sobre as principais

características e propriedades desses materiais artificiais. Os dados obtidos por

fluorescência de raios-X (FRX), difração de raios-X (DRX), microscopia de

varrimento electrónico com espectroscopia de raios-X de energia dispersiva (MEV-

EDS) e análise termogravimétrica (TGA) complementam muito as informações

obtidas pelos estudos preliminares, permitindo obter uma caracterização completa

das frações aglomerante e agregada (LEZZERINI et al., 2018).

Mais especificamente, é preciso compreender a composição química e

mineralógica, a textura, a microestrutura e a distribuição do tamanho dos grãos, para

gerar um produto final de efetiva conservação (MARAVELAKI-KALAITZAKI et al.,

2005).

2.2.3 Técnicas de Caracterização das argamassas históricas

Com o intuito de conhecer a composição aproximada das argamassas

históricas, ou seja, proporções de cal e areia (aglomerante e agregado) são

necessários utilizar amostras íntegras e representativas das argamassas e/ou de

rebocos antigos, incluindo ou não os acabamentos pictóricos. O primeiro passo é a

avaliação preliminar do estado de conservação e natureza das argamassas. Para

tal, é feito uma inspeção visual das áreas por meio de instrumentos simples (lupas)

para obter informações completas acerca das amostras e identificar sua estratigrafia,

como também do edifício histórico (KANAN, 2008).

Posterior a essa etapa têm-se as determinações analíticas das argamassas.

Através de análises mais avançadas é possível determinar características físicas

13

(microestrutura, distribuição dos poros) e mineralógicas, identificar e diferenciar os

componentes químicos semelhantes, obtendo uma caracterização mais completa e

precisa dessas argamassas (KANAN, 2008). Entre as técnicas que têm sido mais

utilizadas na caracterização de argamassas antigas e em argamassas de

reconstituição, estão: Difração de raio X (DRX), fluorescência de raio X (FRX),

espectroscopia no infravermelho por refletância total atenuada (ATR-IR), Análises

térmicas (TG/DTA), microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura

com EDS (MEV-EDS), teor de aglomerante por ataque ácido, análise

granulométrica, resistência à compressão e absorção de água por imersão.

2.2.3.1 Difração de raio X (DRX)

Essa técnica possibilita estudar a fase cristalina das argamassas. A difração

de raios X é uma das técnicas de caracterização de materiais que permite

determinar a composição mineralógica dos vários constituintes cristalinos

(BLEICHER e SASAKI, 2000). Além disso, fornece informações sobre os minerais

presentes em uma amostra (DAMAS et al., 2018).

Como em estado sólido os átomos de alguns materiais podem assumir

arranjos geométricos diferentes, conforme a natureza de cada átomo presente e do

tipo de ligação atômica possível, estes arranjos podem compor uma matriz periódica

que se repede no percurso de grandes distâncias atômicas, o que forma um padrão

tridimensional recorrente, no qual os átomos estão estruturados em planos

cristalinos. O número de planos cristalinos possíveis, e as distâncias interplanares

(medidas em termos de comprimento de onda) são próprios de cada material, e

podem ser obtidos por um equipamento de DRX (CALLISTER, 2006). Dessa

maneira, é possível se distinguir os tipos de agregados como a areia, aglomerantes

como gesso e também as argamassas de cimento, mistas ou de cal.

2.2.3.2 Fluorescência de raio X (FRX)

A fluorescência de raios X possibilita estudar a composição química

(principais elementos) de uma amostra de argamassa (DAMAS et al., 2018). Essa

14

técnica tem como objetivo determinar as quantidades de componentes químicos

(óxidos) maiores e menores presentes nas amostras de argamassas em forma de pó

analisadas, utilizando um espectrômetro de raios X sob as condições instrumentais

estabelecidas (LEZZERINI et al., 2018).

2.2.3.3 Espectroscopia no Infravermelho por refletância total atenuada (ATR-IR)

A espectroscopia no infravermelho baseia-se na observação de que as

ligações químicas apresentam frequências específicas de vibração associadas à

níveis de energia bem definidos. Essas frequências de vibração ou frequências de

ressonância variam com a forma da molécula, dos seus níveis de energia e da

massa dos seus átomos constituintes. Portanto, essa técnica tem como objetivo

submeter uma radiação eletromagnética na amostra na faixa de frequências do

infravermelho e, o material absorve as frequências (energias) correspondentes às

frequências vibracionais naturais das moléculas presentes na amostra, as quais são

ocasionadas pela combinação, sobreposição e absorção de vibrações fundamentais.

Assim, é possível identificar-se os tipos de ligações presentes no material, as quais

são referentes ao tipo de composto presente na amostra (PAVIA, 2010).

2.2.3.4 Análises Térmicas (TG/DTA)

A análise termogravimétrica fornece informações sobre o conteúdo dos

componentes voláteis existentes na amostra, diante ao comportamento de

decomposição do material à alteração de temperatura, medindo ao mesmo tempo

sua massa em atmosfera controlada. Esta técnica contribui para a definição

qualitativa e quantitativa de constituintes orgânicos e inorgânicos, na determinação

de umidade e a estabilidade térmica de uma amostra. Assim sendo, essa análise

permite monitoração de qualquer reação que inclui a presença de uma fase gasosa,

como também a oxidação ou desidratação do material. As curvas de TG, ou

termogramas e suas derivadas DTG, interligam a perda de massa da amostra versus

a temperatura ou o tempo durante o ensaio, concebendo informações sobre as

15

velocidades de reação, e ainda, a composição e estabilidade térmica da amostra

(RODRIGUES, 2013).

2.2.3.5 Microscopia Óptica (MO)

A microscopia óptica é uma ferramenta essencial na caracterização

mineralógica e petrográfica dos constituintes da argamassa, bem como na

observação das suas fases minerais. Essa técnica se destaca por fornecer

informação de forma rápida e não ser onerosa. As informações podem ser obtidas

através de iluminação de luz refletida e/ou luz transmitida, onde são acopladas

câmeras para registrar fotograficamente as imagens. Com essa técnica podem-se

analisar sólidos e alguns líquidos (CALLISTER, 2006).

2.2.3.6 Microscopia Eletrônica de Varredura com EDS (MEV-EDS)

A Microscopia eletrônica de varredura (MEV) possibilita a aquisição de

informações sobre a composição microestrutural (morfologia e textura) das amostras

em forma de imagem eletrônica e, com o auxílio de uma sonda EDS acoplada ao

microscópio, é possível realizar também a análise química das amostras por

espectroscopia por dispersão de energia (EDS). Essa análise por EDS é uma

ferramenta básica do MEV que caracteriza os materiais, identificando a composição

química elementar da amostra, mesmo que qualitativamente, em pontos específicos

da imagem (CRUZ et al., 2006).

2.2.3.7 Teor de aglomerante por ataque ácido

O intuito desta técnica é obter proporções aproximadas do agregado e do

aglomerante. Isto é feito através da dissolução da argamassa em solução ácida,

para relacionar quantitativamente o aglomerante e o agregado, originando duas

frações distintas, uma solúvel formada por aglomerante e outra insolúvel formada

por agregado (DAMAS et al., 2018; KANAN, 2008; MOTTA, 2004).

16

2.2.3.8 Análise Granulométrica

A análise granulométrica dos agregados é de suma importância,

principalmente em obras de restauro de argamassas históricas. Isso porque, ela

propicia a compatibilidade percentual dos diâmetros dos grãos na distribuição

analítica entre o agregado da argamassa existente (argamassa histórica) e a

argamassa de teste (MOURA, 2013). A distribuição de tamanho dos grãos são

fatores essenciais para o bom desempenho das argamassas de cal (VEIGA, 2017).

2.2.3.9 Resistência à compressão

A resistência à compressão é uma das características mais relevantes a

serem avaliadas em argamassas antigas de revestimento de cal, pois esta permite

estabelecer os limites de resistência a serem respeitados para garantir a

compatibilidade entre as argamassas antigas e as de substituição (DAMAS et al.,

2018).

É a propriedade das argamassas de possuírem um estado de consolidação

interna capaz de suportar esforços mecânicos de variadas origens e que se

expressa em geral, por tensões simultâneas de tração, compressão e cisalhamento

(CARASEK, 2010).

2.2.3.10 Absorção de água por imersão

De acordo com Bauer (2008), a absorção de água está relacionada com a

presença de poros existentes nos grãos e é expressa pelo teor de água absorvida

no estado “saturado superfície seca” (sss) em porcentagem do peso da amostra

seca, conforme a norma NBR NM 30 (ABNT, 2001).

17

2.3 Histórico de caracterização de argamassas históricas

O primeiro passo antes de se realizar obras de restauro em edifícios

históricos é conhecer o estado de conservação, e, consequentemente a composição

da argamassa existente. Vários pesquisadores realizaram diferentes técnicas de

caracterização em argamassas históricas dessas edificações a fim de colaborar para

uma adequada reabilitação.

Maravelaki-Kalaitzaki, Bakolas e Moropoulou (2003) estudaram as

argamassas de monumentos de vários períodos em Creta, quanto à composição

mineralógica e química, distribuição granulométrica, matérias-primas e resistência à

tração, com o intuito de avaliar sua durabilidade em um ambiente marinho e úmido.

A tecnologia e as matérias-primas de cal, independentemente dos vários períodos

históricos, diversificam os compósitos finais em argamassas, tais como: cal, cal

hidráulica, cal com brita, e cal com material pozolânico. Estes apresentam ligantes

em quantidades que variam de 22% (argamassas pozolânicas) a 29% (argamassas

de cal). Compostos hidráulicos, como silicato de cálcio/hidratos de aluminato e

resistência à tração, são maiores nas argamassas pozolânicas, seguidas de cal de

tijolos triturados, cal hidráulica e argamassas de cal.

Ingo et al., (2004) realizaram a caracterização microquímica e minero-

petrográfica de argamassas utilizadas em Tharros (oeste da Sardenha, Itália) para o

revestimento das paredes de cisternas fenício-púnicas, por meio do uso combinado

de análise térmica diferencial - termogravimetria (DTA-TG), difração de raios-X

(DRX), microscopia eletrônica de varredura + espectrometria de energia dispersiva

(MEV + EDS) e microscopia óptica (MO). Os resultados indicam que a calcita é o

principal constituinte da matriz, classificando as argamassas como típicas

argamassas de cal. Os resultados térmicos e microquímicos obtidos através da

investigação MEV + EDS, DRX, MO e DTA-TG convergem para revelar a natureza

hidráulica das argamassas de cal usadas para o revestimento das cisternas fenício-

púnicas de Tharros, as quais, parecem apresentar metodologias de produção

ligeiramente diferentes para preparar a mistura de cal e materiais cerâmicos

pulverizados.

Lanas et al., (2004) prepararam cento e oitenta argamassas diferentes feitas

com cal hidráulica natural e diferentes tipos de agregados para serem utilizadas em

18

obras de restauração. Foram estudados os fatores que afetam o comportamento

mecânico no teste de longo prazo. As resistências à compressão e à flexão dos

espécimes foram discutidas de acordo com o tempo de cura, as relações

aglutinante/agregado, atributos dos agregados e porosidade. Três fases de

endurecimento foram estabelecidas em função da composição química: o C3S

contribui para a força em idades precoces, já o C2S e o processo de carbonatação

contribui para a força à longo prazo. Os resultados revelaram também que os

espécimes com maiores quantidades de ligante exibiram maior porosidade e

resistência. E ainda, que os agregados de calcário contribuem para a força.

Agregados com pequeno tamanho de grão mostram uma boa coesão na interface

melhorando a resistência.

Maravelaki-Kalaitzaki et al., (2005) realizaram a caracterização físico-química

das argamassas e rebocos originais e desenvolveram argamassas de reparo que

foram aplicadas em obras de restauração de uma alvenaria histórica em Creta, na

Grécia. As argamassas de restauro foram preparadas com cal hidráulica natural,

como material ligante e areia siliciosa e tijolo triturado como agregados. Foram

determinados em estágios iniciais e após 1 ano de cura, a absorção de água por

capilaridade, resistência à compressão, módulo de elasticidade, porosidade e

distribuição de tamanho de poros. A argamassa de reparação apresentou

distribuição de tamanho de poro e coeficiente de absorção capilar semelhante com a

argamassa e a pedra originais. A argamassa de reparação exibiu uma resistência à

compressão inferior à da pedra, mas este valor encontra-se em gamas aceitáveis

para tal aplicação, uma vez que as argamassas de reparação exibem um módulo de

elasticidade semelhante à pedra. A ausência de sais solúveis na argamassa de

reparo após um período de aplicação de 3 anos, juntamente com o desenvolvimento

de fases hidráulicas como o silicato de cálcio hidratado, e a consistência observada

entre estrutura antiga e reparada favorece ainda mais o emprego de argamassas

hidráulicas de cal.

As argamassas históricas de nove edificações de Santa Catarina, no Brasil,

foram caracterizadas por Gleize et al., (2009), através de técnicas de difração de

raios-X, análise termogravimétrica, espectroscopia no infravermelho por

transformada de Fourier e espectroscopia de absorção atômica. Os autores

concluíram com as análises, que as argamassas têm como ligante principal a cal

19

calcítica fabricada a partir de conchas, as quais foram totalmente carbonatadas.

Foram identificadas em algumas argamassas, cales com impurezas, provavelmente

devido à produção. Ainda foi identificado na mistura a presença de barro e pequenos

fragmentos cerâmicos.

Bartz et al., (2012) investigaram as argamassas usadas no gesso de esgrafite

de duas cores, datadas do século XVII, para caracterizar completamente o material

e avaliar o estado de sua preservação. Foram desenvolvidos ensaios não

destrutivos “in situ” compreendendo imagens térmicas e radar de penetração no

solo, e posteriormente, testes destrutivos por microscopia ótica, análise química,

análise granulométrica, difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura,

espectroscopia no infravermelho e análise térmica/termogravimétrica diferencial. Os

resultados revelaram que a decoração é formada por duas camadas separadas de

reboco de cal: (1) o gesso primário e (2) o gesso de esgrafite. Ambos pareciam ser

uma mistura de ligante de cal (cal aérea) e areia fina a média, com adição de

pequenas quantidades de pedaços de tijolos e carvão.

Yaseen et al., (2013) estudaram as argamassas de edificações antigas da

cidade de Jerash, na Jordânia, com uso de microscopia petrográfica, MEV e análise

de DRX e FRX. Foi verificado como aglomerante principal a cal de natureza calcítica,

com presença de nódulos de cal, o que pode ser devido à baixa quantidade de água

utilizada na hidratação da cal ou ao processo incompleto de carbonatação da cal. A

análise no microscópio petrográfico mostrou uma coesão aglomerante/agregado e

alta reatividade da cal, o que pode ser devido a queima suave do calcário cru. Os

resultados apresentaram dois tipos de agregados. Algumas argamassas possuem

agregados de calcita, gesso e quartzo, enquanto outras amostras são constituídas

por agregados formados de calcita, gesso, argila e pozolana esmagada.

Sousa (2014) caracterizou as argamassas de revestimento do Grupo Escolar

Augusto Severo, na cidade de Natal/RN, por meio de análise visual e laboratorial,

FRX, DRX, TG/DTG e MEV-EDS. A partir das observações realizadas, foram

identificadas manifestações patológicas como: fissuras, desprendimento do

revestimento, sujidade, eflorescência, mofo e bolor, além da utilização de material

inadequado à base de cimento. Os resultados das técnicas em laboratório indicaram

que as argamassas estudadas são à base de cal, de natureza calcítica, e agregado

20

silicoso, com presença de argila em duas amostras. Das amostras coletadas, duas

são compostas por cal, areia e argila e duas por cal e areia.

Silva, Pinto e Gomes (2014) avaliaram a influência do teor de cal hidráulica

nas propriedades de misturas de argamassas de cal-hidráulicas. Para isso, foram

testadas argamassas compostas de cal aérea e diferentes porcentagens de cal

hidráulica natural. Suas propriedades no estado fresco, resistência mecânica na

idade precoce (28 dias) e estrutura de poros, absorção de água, comportamento de

secagem e permeabilidade ao vapor de água a longo prazo (3 anos) foram

estudados. Argamassas misturadas com teores de cal hidráulica superiores a 25%

apresentaram maior resistência mecânica inicial e maiores taxas de absorção e

dessorção de água do que a argamassa de cal aérea, com ligeira redução da

permeabilidade ao vapor de água. Assim, essas argamassas revelaram-se mais

promissoras para serem utilizadas como argamassas de reparo do que a de cal

hidráulica.

Hormes et al., (2016) investigaram três amostras de argamassa de diferentes

fases de construção da Catedral de Paderborn (Alemanha) entre 1220 A.C.

utilizando três técnicas diferentes e parcialmente complementares: difração de raios

X convencional, fluorescência de raios X baseada em radiação sincrotron e

espectroscopia de absorção de raios X na estrutura de borda próxima. Os resultados

para a difração de raios X indicaram a calcita (CaCO3) e o quartzo (SiO2) como os

compostos mais abundantes, o que também é confirmado pela espectroscopia de

absorção de raios X, que revelam que a maioria do cálcio (Ca) existe como calcita.

Sala et al., (2016) desenvolveram materiais altamente compatíveis, livres de

cimento, para o reparo estrutural e não estrutural de patrimônio histórico. Duas

intervenções relevantes com diferentes requisitos de força/densidade são

consideradas: enchimento da abóbada de alvenaria e revestimento não estrutural do

piso de madeira. Diferentes tipos/conteúdos agregados leves são empregados em

uma mesma argamassa para obter uma minimização da densidade. Os seguintes

parâmetros principais são monitorados e comparados: resistência à compressão,

módulo elástico e densidade. Os resultados indicaram que a substituição parcial ou

total do peso normal agregado com o agregado leve permite reduções de peso entre

15% e 75%. E que o tipo de agregado leve influencia a resistência à compressão do

material. A resistência à compressão é aumentada em cerca de 200%, aumentando

21

a relação aglutinante-agregado de 1:3 para 1:2. Concluindo no geral, que todas as

argamassas com proporção agregado-ligante de 1:2 exibem desempenhos

notavelmente melhores do que as das argamassas com proporção de 1:3.

Ortega et al., (2018) avaliaram o comportamento de argamassas de cal

aéreas elaboradas com cal tradicional e realizou um estudo comparativo com

argamassas de cal pré-dosadas em pó e em massa para sua aplicação em

argamassa de reboco e argamassa de gesso. Os parâmetros de controle foram

resistências mecânicas - elasticidade, velocidade de ultrassom, processo de

carbonatação e distribuição de tamanho de poros e área de superfície por

porosimetria de mercúrio. Concluíram que, o comportamento das argamassas de cal

tradicionais, tanto em massa como em pó, depende da relação ligante/água, do tipo

de agregados e do teor de calcário. Também, a importância da aplicação do produto

no edifício, que influencia no comportamento da argamassa que é bastante sensível

ao amassamento do conteúdo de água, definindo a plasticidade da argamassa. E

ainda, que a carbonatação das argamassas tradicionais de cal não é lenta, ela pode

ser concluída antes de 90 dias, se for submetida a condições ótimas de dosagens.

Damas et al., (2018) realizaram um levantamento aprofundado de dados da

literatura sobre as características das argamassas que fixam os azulejos, do século

XVI ao XX. Para além dos dados existentes, foi realizada uma caracterização física,

mecânica, química e mineralógica de um conjunto de argamassas de revestimento

de azulejos, dos séculos XVI a XIX, das cidades de Lisboa e Coimbra. Os resultados

obtidos no estudo experimental foram analisados e comparados com os obtidos na

literatura. Todas as argamassas mostraram-se compostas por cal aéreo e agregados

silicosos, geralmente com adição de argila, sendo as argamassas de Lisboa

compostas por um aglutinante de cal calcítico, com agregados silicosos e vestígios

de argilominerais, e as argamassas de Coimbra um aglutinante de cal dolomítico,

com agregados silicosos e, na maioria dos casos, uma quantidade significativa de

minerais argilosos. Nas argamassas de Lisboa as relações de peso aglutinante

encontradas foram principalmente entre 1:2 e 1:4, e para Coimbra, as proporções

eram entre 1:2 e 1:6. Concluíram ainda que, em geral, as argamassas com menor

teor de ligante correspondem a menores valores de força compressiva.

Lezzerini et al., (2018) estudaram argamassas de alguns edifícios da Praça

dos Milagres (Pisa, Itália). Com base nas análises de MO, FRX, DRX, TG e SEM-

22

EDS, foram determinadas as principais características do aglutinante e agregado

das argamassas, e algumas matérias-primas utilizadas para a produção dos

materiais de ligação analisados foram identificadas. Os resultados mostram que os

agregados exibem um tamanho de grão variando de médio a muito fino, formado por

quartzo, feldspatos, fragmentos de rochas, incluindo também calcários e calcarenitos

de Panchina, fragmentos de calcita, filossilicatos e granada rara, epídoto, turmalina e

zircão. Os dados químicos revelam uma composição de argamassas rica em cálcio e

em sílica.

23

CAPÍTULO 3

Metodologia da pesquisa

O procedimento experimental da pesquisa compreendeu duas etapas.

Primeiro foi realizada uma análise do estado de conservação da edificação, seguido

da caracterização das argamassas históricas de cada prédio pertencente a Usina de

Ilha Bela. O esquema apresentado na Figura 3.1, ilustra a metodologia utilizada na

pesquisa.

Figura 3.1 – Fluxograma da metodologia da pesquisa.

Fonte: Autor (2019).

24

3.1 Análise do estado de conservação da Usina Ilha Bela

As práticas preservacionistas das alvenarias históricas exigem o

entendimento dos materiais que sobreviveram e dos que vão ser usados na

reconstituição, portanto, conhecer o estado de conservação da edificação é

importante. Para isso, foram realizadas visitas in loco na Usina (Figuras 3.2 a 3.5)

para verificar a situação atual da edificação, assim como, identificar os diferentes

ambientes e a possível existência de intervenções que esta possa ter recebido no

decorrer dos anos.

Figura 3.2 – Usina Ilha Bela.


25

Figura 3.3 – Prédio administrativo da Usina Ilha Bela.


Figura 3.4 – Fábrica da Usina Ilha Bela.


26

Figura 3.5 – Balança da Usina Ilha Bela.


Essa inspeção visual foi realizada atentando para as recomendações de

Kanan (2008):

Observação óptica;

Registro fotográfico das alvenarias históricas da edificação;

Coleta de amostras íntegras das argamassas antigas para análises

posteriores;

Armazenamento das amostras em recipientes limpos e secos e rotulação de

cada amostra, identificando o edifício da qual foi retirada.

3.2 Caracterização das argamassas históricas da Usina Ilha Bela

Após a coleta das amostras, para se conhecer as características físicas e

químicas da argamassa antiga, foram realizadas técnicas de caracterização dos

materiais contidos na argamassa e de amostras íntegras dessa argamassa. Os

diversos métodos se complementam e concedem informações sobre os materiais

que foram utilizados na época, caracterizando a argamassa existente, o que é

fundamental para uma execução futura da conservação da Usina.

27

Para isso, foram extraídas amostras íntegras das argamassas de

revestimento dos ambientes externo e interno de cada prédio, tendo o devido

cuidado de agredir o mínimo possível do monumento histórico. As técnicas de

caracterização adotadas foram baseadas em trabalhos anteriores, dentre eles

(Damas et al., 2018; Ortega et al., 2018; Damas, Veiga e Faria, 2016; Hormes et al.,

2016; Lezzerini et al., 2016 e 2014; Sousa, 2014; Bartz et al., 2012; Gleize et al.,

2009; Lanas et al., 2004) e mediante o que foi descrito no capítulo 2 a respeito da

caracterização de argamassas históricas.

Dessa maneira, para análise mais complexa das argamassas de revestimento

da Usina, foram realizadas as seguintes técnicas:

Fluorescência de raios X (FRX);

Difração de raios X (DRX);

Análise termogravimétrica (TG);

Teor de aglomerante e agregado;

Distribuição granulométrica após o ataque ácido;

Absorção de água por imersão;

Resistência à compressão.

3.2.1 Coleta das amostras

A retirada das amostras de argamassas foi realizada conforme a metodologia

de Kanan (2008), que indica a extração de amostras, isentas de deterioração e que

sejam em quantia suficiente para as análises, para que não resulte em perdas e

dano maior ao monumento.

Foram extraídas amostras da argamassa de revestimento externo e interno

de cada prédio, com o auxílio de uma talhadeira e martelo, distribuídos entre 3

prédios existentes da Usina: Prédio administrativo, balança e fábrica.

As amostras foram retiradas a uma altura aproximada de 1,50m do nível do

piso, sendo coletados 4 exemplares de cada prédio, tanto para o revestimento

externo como interno.

28

As amostras do prédio administrativo foram extraídas em 4 pontos da parede

frontal e em 4 pontos desta mesma parede na parte interna do prédio. Assim como

foi a extração das amostras da Fábrica, em 4 pontos da parede frontal e em 4

pontos desta mesma parede na parte interna do prédio. Sendo estas paredes

escolhidas, por apresentarem uma melhor conservação, comparada às demais

paredes de cada prédio analisado. Já as amostras do prédio da Balança foram

extraídas em paredes distintas, sendo as amostras de revestimento externo

coletadas em 4 pontos da parede lateral direita e as amostras de revestimento

interno extraídas em 2 pontos dessa mesma parede na parte interna do prédio, e

além dessas, mais 2 amostras coletadas na parte lateral direita.

Em seguida, os materiais coletados foram armazenados em recipientes

plásticos, limpos e secos e identificados individualmente. Como parte da observação

visual, as amostras foram fotografadas, mostrando seções importantes desta para

análise quanto a cor, textura, espessura e resistência (compacta ou quebradiça).

No Quadro 3.1 estão apresentados a identificação, o substrato e o local de

retirada de cada amostra.

Quadro 3.1: Nomenclatura, substrato e local de extração das amostras da Usina.

Nomenclatura das amostras Substrato Local de extração

A01 Revestimento externo Parede – tijolo

de adobe Prédio administrativo

A02 Revestimento interno Parede – tijolo

de adobe


de adobe Balança


de adobe


de adobe Fábrica


de adobe

3.2.2 Preparação das amostras para análise

Logo após a coleta das amostras de argamassas, registro fotográfico e

observação a olho nu, as amostras foram preparadas para análises em laboratório.

29

Para tal, parte da amostra foi desagregada cautelosamente com um almofariz

de porcelana e um martelo de borracha (Figura 3.8).

Em seguida, uma porção do material foi destorroada até atingir uma fração

mais fina, e então passar na peneira ∅= 0,075mm (#200). O material passante foi

acondicionado em eppendorfs para serem encaminhados para análises de

caracterização. E outra porção da amostra foi separada para determinação do teor

de aglomerante.

3.2.3 Técnicas de Caracterização

3.2.3.1 Fluorescência de raios X (FRX)

Essa análise determina a composição química dos constituintes cristalinos

presentes nas argamassas antigas, por meio da fluorescência de raios X (FRX) por

energia dispersiva em um equipamento Shimadzu, modelo EDX- 720. Os espectros

de fluorescência de raios X são adquiridos colocando o pó em um porta-amostra

fabricado de um filme plástico de polietileno, que exibe absorção baixa de raios X na

faixa de energia de interesse.

A análise química da argamassa (FRX) foi realizada no Laboratório de

Difração e Fluorescência de Raios X do Departamento de Engenharia de Materiais

da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).

3.2.3.2 Difração de raios X (DRX)

Essa técnica determina a composição mineralógica das argamassas, ou seja,

natureza do agregado e aglomerante que foi utilizado na argamassa antiga. O pó é

colocado sob um porta amostra que gira em torno de um eixo, enquanto o feixe de

raios X incide sobre ela. A identificação das fases presentes foi baseada na

comparação dos resultados com os dados de difração padrão coletados.

Para isso, o aparelho utilizado foi o equipamento Shimadzu DRX - 7000 com

fonte de radiação Cu – Kα, tensão de 40kV, corrente de filamento 30mA e filtro

30

monocromador de níquel, com velocidade de varreduras com 5º/min e leitura nos

intervalos de varrimento 10º < 2θ < 80º. A análise de DRX foi desenvolvida no

Laboratório de Caracterização Estrutural dos Materiais do Departamento de

Engenharia de Materiais da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).

3.2.3.3 Análise termogravimétrica (ATG)

A análise termogravimétrica identifica as mudanças de massa da amostra

com o aumento de temperatura, obtendo-se como resultado um gráfico (curva ATG).

A partir da primeira derivada da curva ATG se traça a curva DTG, a qual permite

detectar as temperaturas em que acontecem as reações que causam as mudanças

de massa, ou seja, picos de desidratação e decomposição dos compostos.

Essa técnica foi realizada no Laboratório Multiusuário de Análises Térmicas

do Departamento de Engenharia de Materiais da UFRN, utilizando o equipamento

STA449 F3, de marca Netzsch. Para aplicação da técnica a amostra foi

condicionada em um cadinho de alumínio e adotada as seguintes condições:

atmosfera de nitrogênio com fluxo de 87mL/min e taxa de aquecimento de 10°C/min

com intervalo de aquecimento de 30 a 900°C.

3.2.3.4 Teor de aglomerante

Como não existe um método padrão para medir o teor de aglomerante, e

posteriormente, encontrar a relação aglutinante:agregado das argamassas

históricas, foi feita uma adaptação de uma técnica combinada de tratamento térmico

com dissolução em ácido clorídrico, cujo qual, promove a separação do ligante dos

agregados siliciosos. Técnica esta utilizada por Damas et al., (2018), Kanan (2008) e

Motta (2004), em suas pesquisas.

Essa técnica foi realizada no Laboratório Anexo ao Laboratório de Cimentos

(LABCIM) do Departamento de Engenharia de Materiais da UFRN. Para seu

desenvolvimento, a amostra utilizada foi destorroada sem passar pelo processo de

peneiramento, seguindo as etapas:

31

a) Secagem de 50 gramas da amostra de argamassa antiga, em estufa a

(105±5) °C, durante 24 horas;

b) Registrou-se o peso da amostra (𝑚1) depois de retirada da estufa e depositou

o material em um béquer;

c) Em seguida, adicionou-se 150 ml de ácido clorídrico, procedendo com

agitação, e logo após a amostra ficou em repouso, durante 24 horas para

ocorrer a diluição total da amostra;

d) Na sequência, drenou-se a solução ácida em um funil com papel filtro para

aferição dos finos inertes, e posteriormente foi lavada com água, sendo a

massa do papel filtro seco aferida previamente (𝑚2);

e) Posteriormente, secou-se o filtro de papel drenante com o resultante da ação

térmica combinada com dissolução de ácido clorídrico, em estufa a uma

temperatura de (105±5) °C, por 24 horas;

f) Ao final, aferiu-se a massa dos filtros drenantes para encontrar a quantidade

de agregados (𝑚3), e assim descobrir o teor de aglomerante (𝑀𝑎𝑟𝑔).

As Figuras 3.6 a 3.9 a seguir apresentam todo o procedimento descrito

anteriormente.

(a) (b)

Figura: 3.6 – a) Amostras na estufa; b) Amostra após 24h em estufa.


32

(a) (b)

Figura: 3.7 – a) Amostra com ácido clorídrico; b) Amostra com ácido clorídrico após repouso por 24hs.


(a) (b)

Figura: 3.8 – Drenagem da solução ácida.


(a) (b)

Figura: 3.9 – a) Amostras drenadas após 24h em estufa; b) Pesagem do filtro drenante mais a amostra.


33

Dessa forma, o teor de aglomerante foi calculado utilizando a seguinte

Equação:

𝑀𝑎𝑟𝑔 =𝑚1−(𝑚3− 𝑚2)

𝑚1𝑥100 (Equação 3.1)

Onde:

𝑀𝑎𝑟𝑔: teor de aglomerante (%);

𝑚1: massa inicial da amostra (g);

𝑚2: massa do filtro drenante (g);

𝑚3: massa de agregados após ação térmica e ataque químico (g);

Esse procedimento foi replicado para 3 amostras de cada exemplar de

argamassa da Usina para se obter uma média. Após finalizar o ensaio, o material

restante da dissolução em ataque ácido foi retirado do filtro cautelosamente e

reservado em recipiente para ser utilizado posteriormente na análise granulométrica.

3.2.3.5 Análise granulométrica após o ataque ácido

A análise granulométrica dos agregados propicia a classificação das

partículas de uma amostra pelos respectivos tamanhos dos grãos, podendo-se

medir as frações correspondentes de cada tamanho. A análise granulométrica foi

realizada no Laboratório de Materiais de Construção do Departamento de

Engenharia Civil da UFRN.

A análise foi realizada na amostra de argamassa após a separação do

aglomerante pela técnica de determinação do aglomerante por ataque ácido. O

procedimento do ensaio foi uma adaptação do que é descrito pela ABNT NBR 248

(2003): Agregados – Determinação da composição granulométrica, uma vez que a

quantidade de amostra utilizada para o ensaio foi bem menor da exigida, por se

tratar de uma argamassa antiga pertencente à um edifício histórico e evitar a sua

degradação. Para tal, o agregado resultante do ataque ácido e após lavagem, foi

seco em estufa, destorroado e depositado em um conjunto de peneiras (Figura 3.10)

dispostas na seguinte ordem (Quadro 3.2).

34

Quadro 3.2: Conjuntos de peneiras utilizado no ensaio de granulometria.

Conjunto de peneiras Abertura da malha

N° 4 4,75 mm

N° 8 2,36 mm

N° 16 1,18 mm

N° 30 0,600 mm

N° 50 0,300 mm

N° 100 0,150 mm

N° 200 0,075 mm

(a) (b)

Figura: 3.10 – a) Procedimento da Análise granulométrica; b) Amostra no conjunto de peneiras.


Através do peneiramento foi determinada a composição granulométrica do

agregado utilizado nas argamassas antigas da Usina e representado em forma de

curva. Essa curva granulométrica possibilita a determinação das características

físicas do agregado, como o módulo de finura e diâmetro máximo, permitindo assim

uma compatibilidade percentual dos diâmetros dos grãos da argamassa antiga com

uma argamassa de restauro.

O módulo de finura (Mf) do agregado indica a espessura deste, ou seja,

quanto menor o valor do Mf, mais fino será o agregado. A partir do Mf é possível

identificar em qual zona se encontra esse agregado e assim classificá-lo, conforme a

NBR 7211 (ABNT, 2009).

35

3.2.3.6 Absorção de água por imersão

Com o intuito de se conhecer o comportamento da argamassa existente

quanto ao volume de poros permeáveis, foi determinado a absorção de água por

imersão nas amostras, conforme ensaio prescrito na norma NBR 9778 (ABNT, 2005)

– Argamassa e concreto endurecidos – Determinação da absorção de água por

imersão – índice de vazios e massa específica. Esse ensaio foi realizado no LABCIM

do Departamento de Engenharia de Materiais da UFRN.

Para a realização desse ensaio foi necessário realizar uma adaptação da

norma NBR 9778 (ABNT, 2005), já que as amostras coletadas não apresentavam o

volume mínimo indicado por norma. Então, o ensaio foi realizado utilizando as

amostras disponíveis (ilustradas na Figura 3.11) e seguiu-se a metodologia de

execução do ensaio apresentada na norma.

Figura 3.11 – Amostras para ensaio de absorção de água.


Para cada exemplar separou-se três amostras e colocou-as em estufa à

temperatura 105 ± 5°C por um período de 72h, para que após o resfriamento, fosse

possível determinar a massa das amostras seca (A). Em seguida, procedeu-se a

imersão das amostras em água à temperatura de 23 ± 2°C, durante 72h, como

ilustra a Figura 3.12.

36

Figura 3.12 – Amostras em imersão de água por 72 horas.


Por fim, enxugou-se a superfície das amostras e determinou-se a massa B

(massa da amostra saturada em água). A partir da obtenção desses valores,

calculou-se o valor de absorção de água pela equação 3.2. E foi feita a média

desses valores para cada exemplar de argamassa.

𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟çã𝑜 (%) =𝐵−𝐴

𝐴𝑥100 (Equação 3.2)

Onde:

𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟çã𝑜 (%): absorção após imersão em água à temperatura de 23 ± 2°C, em

porcentagem;

𝐴: massa da amostra seca em estufa (g);

𝐵: massa da amostra saturada em água à temperatura de 23 ± 2°C com superfície

seca (g);

3.2.3.7 Resistência à compressão

A resistência à compressão das argamassas foi determinada em corpos de

prova adaptados, conforme procedimento descrito na norma NBR 13279 (ABNT,

2005). Esse ensaio foi realizado no Laboratório de Materiais de Construção do

Departamento de Engenharia Civil da UFRN.

37

Procedeu-se primeiramente com o preparo dos corpos de prova através de

uma adequação nas amostras coletadas, por meio de uma serra copo diamantada

com 460mm de diâmetro para obtenção de corpos de prova padronizados, como

ilustram as Figuras 3.13 e 3.14.

Figura 3.13 – Equipamento para obtenção de corpos de prova das argamassas antigas para ensaio de resistência à compressão.


Figura 3.14 – Corpos de prova das argamassas antigas para ensaio de resistência à compressão.


Após obtenção dos corpos de prova em formato padrão, estes foram

retificados e capeados com enxofre para fazer um ajuste de nivelação em suas

extremidades, como mostra a Figura 3.15.

38

Figura 3.15 – Corpo de prova das argamassas retificado.


Feito isso, os corpos de prova foram posicionados sobre os dispositivos de

apoio do equipamento, como mostra a Figura 3.16, e uma carga com velocidade de

0,25 MPa/s foi aplicada até a ruptura do corpo de prova. Esse procedimento foi

triplicado para cada exemplar de argamassa em estudo da Usina para se obter uma

média do valor de resistência à compressão de cada exemplar de argamassa antiga.

Figura 3.16 – Corpo de prova sendo ensaiado.


Após submetido a um carregamento, foi calculado o valor da resistência à

compressão pela equação 3.3.

39

𝑓𝑐 =4𝐹

𝜋 𝑥 𝐷2 (Equação 3.3)

Onde:

𝑓𝑐: resistência à compressão (MPa);

𝐹: força máxima alcançada (N);

𝐷: diâmetro do corpo de prova (mm);

Como a relação h/d desses corpos de prova é menor que 1,94, a NBR 13279

(ABNT, 2005) recomenda que se multiplique o valor de 𝑓𝑐 obtido por um fator de

correção estabelecido por norma. Esse fator de correção varia conforme a relação

h/d (altura/diâmetro) dos corpos de prova ensaiados. Como a relação h/d dos corpos

de prova em análise estão fora dos valores estipulados na norma, foi necessário

encontrar o fator de correção através da extrapolação polinomial, como mostra a

Figura 3.17.

Figura 3.17 – Polinômio do fator de correção e relação h/d indicados na Tabela da NBR 13279.


Com base no gráfico da Figura 3.17 foi possível se obter uma equação, na

qual os valores reais da relação h/d dos corpos de prova em análise foram

substituídos nesta, e conseguiu-se o fator de correção individual para cada amostra

y = -0,1029x2 + 0,4326x + 0,5434R² = 0,9911

0,86

0,88

0,90

0,92

0,94

0,96

0,98

1,00

1,02

0 1 2 3

Fato

r de c

orr

eção

Relação h/d

Série1

Polinômio (Série1)

40

de argamassa. O Quadro 3.3 apresenta os fatores de correção para cada relação

h/d e amostra de argamassa.

Quadro 3.3: Dados do ensaio de resistência à compressão das argamassas da Usina.

Amostras de argamassas

da Usina

Relação h/d

Fator de correção

A01 0,638 0,778

A02 0,630 0,775

A03 0,663 0,785

A04 0,826 0,831

A05 0,899 0,849

A06 0,652 0,782

A partir desses valores, foi permissível a obtenção dos valores de resistência

à compressão.

41

CAPÍTULO 4

Apresentação e análise dos resultados

4.1 Caracterização das argamassas da Usina Ilha Bela

4.1.1 Análise visual das amostras

A seguir são apresentados os registros fotográficos nas Figuras 4.1 a 4.6 e o

resultado da observação visual das argamassas coletadas na Usina Ilha Bela.

Figura 4.1 – Aspecto visual da amostra A01 pertencente ao Prédio administrativo.


Visualmente a amostra de revestimento externo do prédio administrativo da

Usina (A01), ilustrada na Figura 4.1, é constituída de duas camadas com cerca de

2,6 cm de espessura, como indica as setas. Apresenta uma coloração clara, com

agregados de mesma cor e pode-se observar pequenos pontos pretos (indicados

nos círculos) e nódulos de carbonato de cálcio de dimensão média (identificados nos

quadrados vermelhos). A argamassa apresenta aspecto resistente e compacta à

desagregação à mão.

42

Figura 4.2 – Aspecto visual da amostra A02 pertencente ao Prédio administrativo.


A Figura 4.2 ilustra a amostra A02, revestimento interno do prédio

administrativo. Essa argamassa é constituída por uma camada, apresenta uma cor

castanho claro, com cerca de 2,5 cm de espessura, com agregados de mesma cor e

pequenos nódulos de carbonato de cálcio (identificados nos quadrados vermelhos),

exibindo um aspecto quebradiço e pouco resistente à desagregação manual.

Figura 4.3 – Aspecto visual da amostra A03 pertencente a Balança.


A amostra de revestimento externo da balança da Usina (A03), ilustrada na

Figura 4.3, é constituída de uma única camada com cerca de 2,7 cm de espessura.

Apresenta uma coloração clara, com agregados de mesma cor e pode-se observar

pequenos pontos pretos (indicados nos círculos) e pequenos nódulos de carbonato

de cálcio (identificados nos quadrados vermelhos). A argamassa apresenta um

aspecto pouco resistente à desagregação à mão.

43

Figura 4.4 – Aspecto visual da amostra A04 pertencente a Balança.


A Figura 4.4 apresenta a amostra de revestimento interno da balança da

Usina (A03). Essa argamassa é constituída de uma única camada com cerca de 3,2

cm de espessura. Apresenta uma coloração clara, com agregados de mesma cor e é

possível observar pequenos pontos pretos (indicados nos círculos) e nódulos de

carbonato de cálcio (identificados nos quadrados vermelhos). A argamassa

apresenta um aspecto compacto e resistente à desagregação manual.

Figura 4.5 – Aspecto visual da amostra A05 pertencente a Fábrica.


Visualmente a amostra de revestimento externo da fábrica da Usina (A05),

ilustrada na Figura 4.5, é constituída de uma camada com cerca de 3,7 cm de

espessura. Apresenta uma coloração clara, com agregados de mesma cor e pode-

se observar pequenos pontos pretos (indicados nos círculos) e nódulos de carbonato

de cálcio (identificados nos quadrados vermelhos). A argamassa apresenta aspecto

pouco resistente à desagregação à mão.

44

Figura 4.6 – Aspecto visual da amostra A06 pertencente a Fábrica.


A amostra de revestimento interno da fábrica da Usina (A06), ilustrada na

Figura 4.6, é constituída de uma camada com cerca de 3,5 cm de espessura.

Apresenta uma coloração clara, com agregados de mesma cor e pode-se observar

pequenos pontos pretos (indicados nos círculos) e nódulos de carbonato de cálcio

(identificados nos quadrados vermelhos). A argamassa apresenta aspecto pouco

resistente à desagregação manual.

Na Tabela 4.1 estão sintetizados os principais aspectos constatados nas

amostras da Usina.

Tabela 4.1: Descrição dos principais aspectos constatados na análise visual de cada amostra de argamassa da Usina.

Amostras N° de

camadas Cor

Espessura média (cm)

Outros aspectos

A01 2 Clara 2,6 Resistente à desagregação manual,

compacta e médios nódulos de carbonato de cálcio

A02 1 Castanho

claro 2,5

Pouco resistente, quebradiça e carbonato de cálcio

A03 1 Clara 2,7 Pouco resistente e pequenos nódulos

de carbonato de cálcio

A04 1 Clara 3,2 Resistente, compacta e pequenos

nódulos de carbonato de cálcio





45

Foi observado que as amostras A01 e A04 são semelhantes na cor e nas

características visíveis, apresentam pontos pretos e nódulos de carbonato de cálcio

e são compactas e resistente quanto à desagregação manual, no entanto, são

diferentes no número de camadas e espessura. Observa-se uma semelhança

também nas amostras A02 e A03 quanto à espessura, número de camadas, aspecto

pouco resistente e presença de pequenos nódulos de carbonato de cálcio, porém na

cor elas se divergem. A amostra A02 é a única que apresenta uma coloração

diferente das demais, de castanho claro, justificando a presença de argila (barro)

nessa argamassa, como será apresentado em seu resultado de FRX e DRX. E as

amostras A05 e A06 são semelhantes na cor, número de camadas, espessura e

aspectos característicos visíveis.

Esses nódulos de carbonato de cálcio visíveis nas amostras indicam, de

acordo com Yaseen et al., (2013) que a cal não sofreu hidratação completa, isto é,

sua hidratação foi com uma quantidade mínima de água, ou pode estar relacionado

ainda a mistura insuficiente da massa de cal ou a uma re-precipitação do carbonato

de cálcio de acordo com Veiga (2017). E os pontos pretos visíveis são justificados

como resíduos de carvão oriundo do processo de fabricação da cal que podem ter

sido incorporados na argamassa, conforme Sousa (2014).

4.1.2 Fluorescência de raios-X

Os resultados da fluorescência de raios-X (FRX) das amostras são

apresentados na Tabela 4.2.

46

Tabela 4.2: FRX das argamassas da Usina.

Elementos A01 (%) A02 (%) A03 (%) A04 (%) A05 (%) A06 (%)

Ca 66,671 66,220 65,656 73,617 63,449 59,427

Si 14,379 12,295 13,621 10,928 15,459 14,575

Fe 7,018 13,921 6,165 5,335 7,531 6,446

Mg 3,419 - 3,528 2,858 1,575 5,416

Al 2,650 - 4,690 2,214 3,679 3,911

K 1,691 3,531 1,500 1,968 3,001 2,635

Zr 1,344 1,594 2,567 1,402 4,206 4,806

Ti 0,977 1,671 1,403 0,916 - 1,412

S 0,829 - - - - -

Sr 0,41 0,408 0,621 0,695 0,914 0,885

Y - - 0,166 - - 0,193

Cu - - - - - 0,087

Mn 0,081 0,287 0,084 0,065 0,135 0,131

Zn 0,441 0,074 - - 0,051 0,079

As argamassas em sua totalidade apresentaram na análise de FRX o cálcio

como elemento em maior quantidade, seguido da sílica e do ferro. O alto teor de

cálcio aponta, de acordo com Yaseen et al., (2013), que as argamassas coletadas

na Usina Ilha Bela são ricas em cal. E o teor elevado de sílica indica a presença de

areia como agregado silicioso, que foi constatada diante a desagregação do

material.

As argamassas A01, A03, A04, A05 e A06 apresentaram em seus resultados

de FRX maior porcentagem de cálcio, seguido de sílica e ferro. Essas amostras

apresentaram ainda magnésio, alumínio, potássio, zircônio, estrôncio, manganês,

titânio (exceto para a amostra A05) e zinco (exceto para as amostras A03 e A04), o

que sinaliza provavelmente a presença de argila nessas argamassas, como será

confirmado nos resultados de difração de raios-X. Além dos elementos citados,

foram identificados ainda, o enxofre na argamassa A01, o cobre na argamassa A06,

e o ítrio nas argamassas A03 e A06.

A amostra interna A02 foi a argamassa que teve maior divergência quanto à

composição química das demais, pois não apresentou magnésio e alumínio em seu

resultado de FRX e depois da cal, o próximo elemento em maior quantidade é o

ferro. Essa expressiva porcentagem de ferro, indica a presença do composto

hematita, como será apresentado nos resultados de difração de raios-X, e explica a

particularidade da cor mais escura dessa amostra quando comparada as demais,

47

visto que, conforme Tavares (2009) e Veiga e Velosa (2008), a hematita confere as

argamassas a cor vermelha.

Fazendo uma comparação dos resultados de FRX para as amostras de

argamassa de revestimento externo, (A01, A03 e A05) pode-se observar que estas

amostras apresentaram semelhança quanto à composição química, identificando o

elemento com maior quantidade, o cálcio, e posteriormente, a sílica e o ferro. Já

comparando os resultados de FRX das amostras de revestimento interno (A02, A04

e A06) pode-se observar uma semelhança maior entre as argamassas A04 a A06,

uma vez que estas apresentaram além do cálcio, como elemento em maior

quantidade, a sílica como elemento subsequente. E a amostra A02 apresentou

depois do cálcio, o próximo elemento em termos de quantidade, o ferro,

demonstrando uma diferença em sua composição química, equiparado às demais

amostras de revestimento interno.

Portanto, a análise da composição química das argamassas utilizando o FRX

revela que a cal e a sílica são os principais constituintes dessas argamassas, e que

estas têm como estrutura a cal e um agregado silicioso, de acordo com Damas et al.,

(2018) e Bartz et al., (2012). Esses elementos constituintes também foram

encontrados por Sousa (2014) em argamassas antigas do prédio do Grupo Escolar

Augusto Severo, existente em região circunvizinha e do mesmo período de

construção da Usina Ilha Bela.

4.1.3 Difração de raios-X

A análise dos difratogramas (DRX) das argamassas estão representados nas

Figuras 4.7 a 4.9. Foi possível identificar em todas as argamassas analisadas o

carbonato de cálcio de natureza calcita (C) e sílica na forma de quartzo (Q).

48

(a) (b)

Figura: 4.7 – a) Difratograma da argamassa A01; b) Difratograma da argamassa A02.


(a) (b)



49

(a) (b)



Como pode-se observar, as composições mineralógicas identificadas em

todas as argamassas são coerentes e adicionais aos resultados da análise de FRX

de cada amostra, apresentados na Tabela 4.2.

O difratograma das argamassas (A01, A03, A04, A05 e A06), apresentaram

resultados semelhantes, corroborando com o FRX destas. Os picos predominantes

detectados correspondem ao quartzo (Q), à calcita (C) e, em menor intensidade,

anortita (A) e caulinita (K), com exceção da A06. A caulinita, de acordo com Damas

et al., (2018), pode ser confirmada pelo uso de areia não lavada na composição da

argamassa, e, consoante com Sousa (2014), indica a presença de argila na

argamassa. A existência de anortita, pode ser explicada devido a presença de cálcio

e magnésio (ARAÚJO, 2017). Segundo Lavat, Trezza e Poggi (2009), a anortita é

um produto resultante da calcinação de argilas bentoníticas, usadas como matérias

primas na presença de calcita.

Já no resultado do difratograma da argamassa A02, é identificado o

surgimento de hematita (H), além dos picos predominantes correspondentes ao

quartzo (Q), à calcita (C). O aparecimento desse composto hematita, ratifica a

existência da intensa quantidade de ferro nessa amostra e sua peculiar coloração,

como já citado em seu resultado de FRX, tornando-a diferente das demais amostras

de argamassa da Usina.

50

Na Tabela 4.3 estão apresentadas as argamassas conforme a identificação

dos compostos cristalinos e sua intensidade, de acordo com os resultados do DRX.

Tabela 4.3: Composição mineralógica das argamassas por DRX e sua intensidade.

Compostos Cristalinos

A01 A02 A03 A04 A05 A06

Calcita ++ ++ ++ ++ ++ ++

Quartzo +++ +++ +++ +++ +++ +++

Caulinita + - + + + -

Anortita + - + + + +

Hematita - + - - - -

Convenção: +++: intensidade forte; ++: intensidade média; +: intensidade fraca; - = não detectado.

Fazendo uma analogia entre as argamassas, pode-se verificar diante a

Tabela 4.3, que as argamassas coletadas da Usina de Ilha Bela têm a calcita como

composto químico em mais evidência, todavia, apesar do seu destaque, o composto

que aparece com maior intensidade é o quartzo.

Portanto, os resultados de DRX indicaram que a calcita é o principal

componente de todas as amostras da argamassa histórica da Usina, sendo ligante,

e que o quartzo está presente nos agregados, composição mineralógica essa já

encontrada em outros exemplares de argamassas antigas, entre eles por

LEZZERINI et al., (2018); DAMAS et al., (2018); HORMES et al., (2016); LEZZERINI

et al., (2014); SOUSA (2014); BARTZ et al., (2012); GLEIZE et al., (2009). Há

presença ainda, em algumas amostras de argilominerais como a caulinita (Damas et

al., 2018) e ambas, caulinita e anortita (GLEIZE et al., 2009).

4.1.4 Análise Termogravimétrica

A análise termogravimétrica (TG/DTG) permitiu identificar as perdas de massa

e os eventos endotérmicos das amostras de argamassas analisadas. As Figuras

4.10 a 4.15 ilustram as curvas TG e DTG de cada amostra de argamassa.

A partir dos dados obtidos de cada TG, foi feita uma análise aplicando o

padrão convencional de faixas de temperatura relatado na literatura por Bakolas et

al., (1995 e 1998), Bakolas et al., (1995), Moropoulou, Bakolas e Bisbikou (1995 e

51

2000), Maravelaki-Kalaitzaki, Bakolas e Moropoulou (2003), Ingo et al., (2004) e

Genestar, Pons e Más (2006):

• T<120ºC: perda de água adsorvida da argamassa;

• 120-200ºC: perda de água a partir dos sais hidratados;

• 200-600ºC: perda de água quimicamente ligada, que indica à presença

de compostos hidráulicos;

• T>600ºC: perda de CO2 a partir da decomposição dos carbonatos.

A análise termogravimétrica da amostra de argamassa A01, é ilustrada na

Figura 4.10.

Figura 4.10 – TG/dTG da amostra A01.

Na análise termogravimétrica dessa amostra, observa-se um evento

endotérmico bem superficial de desidratação da argila por volta de 450ºC, e um pico

de maior intensidade em torno de 750°C, correspondente a decomposição da

calcita.

52

A Figura 4.11 apresenta a análise termogravimétrica da amostra de

argamassa A02.


Na análise termogravimétrica da amostra A02, pode-se verificar um evento

endotérmico de alta intensidade por volta de 450°C, que equivale a desidratação da

argila, e um pico de intensidade quase semelhante, em aproximadamente 730°C,

que corresponde a decomposição da calcita.

A Figura 4.12, demonstra a análise termogravimétrica da amostra de

argamassa A03.

53


Analisando os termogramas da amostra A03, podemos identificar eventos

endotérmicos de baixa intensidade em 450°C, que representa a desidratação de

argila, e um pico de alta intensidade correspondente a decomposição da calcita, em

750°C.

Na Figura 4.13 é apresentado o termograma da amostra A04.

54


Observa-se na análise termogravimétrica da amostra A04 um evento

endotérmico de baixa intensidade em 450°C, que equivale a desidratação de argila e

um pico de intensidade maior correspondente a decomposição da calcita, em 730°C.

A análise termogravimétrica da amostra de argamassa A05, é ilustrada na

Figura 4.14.

55


Na análise termogravimétrica dessa amostra, observa-se um evento

endotérmico bem superficial em 450°C, que indica a desidratação de argila, e um

pico de alta intensidade, em 750°C, correspondente a decomposição da calcita.

Na Figura 4.15 é apresentado o termograma da amostra A06.

56


Na análise termogravimétrica da amostra A06, é possível identificar um

evento endotérmico em 450°C, que indica a desidratação da argila, e um pico de

maior intensidade, equivalente a decomposição da calcita, em 730°C.

Diante do resultado de análise termogravimétrica de todas as argamassas é

possível identificar eventos que são detectados na curva DTG acompanhados por

uma perda de massa apresentada no TG, conforme descrito na literatura por

Bakolas et al., (1995 e 1998), Bakolas et al., (1995), Moropoulou, Bakolas e Bisbikou

(1995 e 2000), Maravelaki-Kalaitzaki, Bakolas e Moropoulou (2003), Ingo et al.,

(2004) e Genestar, Pons e Más (2006).

Foram detectados três eventos com suas perdas de massa para todas as

amostras. O primeiro evento no intervalo de 50 a 120°C, indica uma perda de massa

pertinente à água fisicamente adsorvida ao material. No intervalo de 350°C a 550°C

aparece outro evento, que está relacionado a desidratação de argila ou de alguns

argilominerais, como a caulinita, oriundos de impurezas presente na areia ou na cal

utilizada na argamassa. E a partir de 600°C, são os eventos relacionados a

presença de carbonatos, ou seja, quando acontece a decomposição de carbonato

de cálcio (CaCO3), como a calcita.

57

O termograma das argamassas (A01, A03, A04, A05 e A06), apresentaram

resultados semelhantes, corroborando com o FRX e DRX destas. Foi possível

observar um pico de pequena intensidade que indica uma perda em pequena

quantidade de massa, entre 350 e 550°C, representando a desidratação de

argilominerais, do tipo caulinita, e um pico de alta intensidade, no intervalo de 730 a

750°C, que indica a perda de dióxido de carbono em decorrência da decomposição

de CaCO3, do tipo calcita, como observado nos resultados de DRX dessas

amostras. Eventos térmicos esses também identificados por Damas et al., (2018) e

Sousa (2014) em suas pesquisas. Damas et al., (2018) explica ainda que a presença

de minerais argilosos pode ser justificada pelo uso de areias não lavadas.

O termograma da argamassa A02 se diferenciou dos demais, apresentando

resultado condizente com o que já foi observado em seu resultado de DRX e FRX.

Foi possível identificar em sua análise termogravimétrica um pico de alta

intensidade, quando comparado com as demais argamassas, no intervalo de 350 a

550°C, que representa a desidratação em grande quantidade de argila, do tipo ferro,

ratificando, portanto, a presença desse material na amostra. Esse é um dos

argilominerais presente na composição da argila, e que aparece em forma de

hematita somente nessa amostra. Observou-se ainda, um pico de intensidade

semelhante, em 750°C, que indica a perda de dióxido de carbono devido a

decomposição de CaCO3, do tipo calcita, como observado nos resultados de DRX

dessa amostra.

Perante os resultados vistos de TG, as argamassas A01, A03, A04, A05 e

A06 podem se classificar em argamassas de cal e areia, e a A02 em argamassas de

cal, areia e argila, conforme Damas et al., (2018), Botas, Veiga e Velosa (2017),

Sousa (2014) e Veiga (2006) citam em suas pesquisas.

A partir das porcentagens de perda de carbonato de cálcio observadas em

cada amostra pelo termograma, calculou-se a porcentagem de agregado e deste

modo, foi possível estimar o teor aglomerante/agregado (traço), como apresentado

na Tabela 4.4.

58

Tabela 4.4: Estimativa de porcentagem dos materiais e do teor aglomerante/agregado das argamassas da Usina Ilha Bela pelo resultado da TG.

Amostra %CaCO3 %Agregado Aglomerante/agregado

A01 18% 82% 1:4,5

A02 10% 90% 1:9

A03 18% 82% 1:4,5

A04 19% 81% 1:4,3

A05 14% 86% 1:6,1

A06 14% 86% 1:6,1

Observa-se que o traço das amostras (A01, A03, A04, A05 e A06)

apresentaram valores mais próximos, confirmando a semelhança entre essas

amostras, sendo as amostras A01, A03 e A04 com o traço de 1:4 e as amostras A05

a A06 com traço de 1:6. Enquanto a amostra A02 apresentou o valor de traço mais

distante, de 1:9 confirmando mais uma vez a diferença desta amostra quando

comparada as demais.

4.1.5 Teor de aglomerante e agregado

Os teores de aglomerante das amostras de argamassas antigas da usina Ilha

Bela foram encontrados também por outro método, além da estimativa por análise

termogravimétrica.

Por meio de adaptação de tratamento térmico com dissolução em ácido

clorídrico, o ataque do ácido na amostra de argamassa permitiu a obtenção da

porcentagem de aglomerante de cada amostra (resíduo solúvel) e, por conseguinte,

conceber outra estimativa de teor aglomerante:agregado (traço) (DAMAS et al.,

2018; KANAN, 2008; MOTTA, 2004).

Na Tabela 4.5 estão apresentadas as porcentagens de aglomerante

encontradas pela técnica do ataque ácido, fazendo uma comparação com a

porcentagem de aglomerante obtidas pela análise termogravimétrica para as

argamassas da Usina estudadas.

59

Tabela 4.5: Estimativa de percentagem do teor aglomerante das argamassas da Usina Ilha Bela pela TG e pelo ataque ácido.

Amostra %CaCO3

(TG) %CaCO3

(Ataque ácido)

A01 18,00% 23,30%

A02 10,00% 10,77%

A03 18,00% 10,97%

A04 19,00% 20,27%

A05 14,00% 13,98%

A06 14,00% 12,10%

Pode-se constatar, que o teor de ligante em porcentagem para cada uma das

amostras por determinação com ataque de ácido apresentou, em sua maioria,

resultado semelhante ao obtido pela análise termogravimétrica, o que ratifica a

quantidade de aglomerante nessas amostras. Com exceção das amostras A01 e

A03 que apresentaram um pouco de divergência em seus valores. Não foi possível

explicar esse comportamento inesperado.

Na Tabela 4.6 estão apresentadas as relações aglomerante:agregado em

peso, encontrados pela técnica do ataque ácido, a partir do teor de aglomerante e de

agregado.

Tabela 4.6: Estimativa da quantidade (g) do agregado e aglomerante e do teor aglomerante:agregado das argamassas da Usina Ilha Bela.

Amostra Aglomerante

(g) Agregado (g)

Aglomerante/ agregado

Aglomerante/ agregado

equivalentes

A01 12,433 37,000 1:3,3 1:3

A02 5,367 44,433 1:8,2 1:8

A03 5,467 44,367 1:8,1 1:8

A04 10,000 39,333 1:3,9 1:4

A05 6,933 42,633 1:6,1 1:6

A06 6,033 43,833 1:7,2 1:7

Esses dados reafirmam a similaridade entre as argamassas analisadas, como

já relatado no item 4.1.4, excetuando-se a amostra A03 que apresentou uma maior

divergência, correlacionando este com os seus resultados anteriores.

As amostras A01 e A04 apresentaram um teor de aglomerante:agregado de

1:3 e 1:4, respectivamente, cujos traços são mais resistentes, atestando quanto ao

aspecto resistente e compacto à desagregação manual, quando da observação

60

visual destas argamassas. A amostra A03 apresentou um traço em peso de 1:8,

valor bem mais alto comparado ao traço obtido pela TG, mas, que certifica a análise

visual dessa amostra, que indica um aspecto pouco resistente à desagregação à

mão. A amostra A02, apresentou semelhança com a A03, com traço de 1:8,

confirmando a observação visual dessa argamassa que exibe um aspecto pouco

resistente e quebradiço à desagregação manual. Enquanto que as amostras A05 e

A06 apresentaram teor de aglomerante/agregado de aproximadamente 1:6 e 1:7,

conferindo um traço menos resistente que as amostras A01 e A04 e

consequentemente, um aspecto menos resistente à desagregação manual dessas

argamassas, como observado na análise visual.

Na Tabela 4.7 pode-se observar a relação aglomerante/agregado encontrado

para as argamassas da Usina pelos métodos de análise termogravimétrica (TG) e

determinação por ataque ácido.

Tabela 4.7 – Relação aglomerante:agregado das argamassas pelos métodos TG e ataque ácido.

Amostra Aglomerante:agregado

TG Ataque ácido

A01 1:4,5 1:3

A02 1:9 1:8

A03 1:4,5 1:8

A04 1:4,3 1:4

A05 1:6,1 1:6

A06 1:6,1 1:7

Portanto, analisando estes valores em termos de traço, é possível considerar

que existem três tipos de argamassa na usina, em que a composição de

aglomerante e agregados é semelhante, que são o traço (1:3) para as amostras A01

e A04, outro (1:8) para as amostras A02 e A03 e um terceiro traço (1:6) para as

amostras A05 e A06.

61

4.1.6 Análise granulométrica

O ensaio de granulometria do agregado presente nas amostras de argamassa

antiga da usina Ilha Bela foi realizado a partir da amostra obtida após o ensaio de

determinação do teor de aglomerante por ataque ácido.

A distribuição granulométrica do agregado silicioso, a areia, para cada prédio

em análise da usina, está apresentada nas Tabelas 4.8 a 4.10, com suas

respectivas massas retidas e porcentagem retida acumulada de cada peneira.

Tabela 4.8: Distribuição granulométrica do agregado das amostras do prédio administrativo, A01 (revestimento externo) e A02 (revestimento interno).

Diâmetro da peneira (mm)

Amostra A01 Amostra A02

Massa retida (g)

% retida acumulada

Massa retida (g)

% retida acumulada

4,8 0 0,00 0,14 0,10

2,36 0,16 0,15 2,35 1,87

1,18 3,96 3,75 9,92 9,33

0,6 13,57 16,09 23,53 27,02

0,3 29,88 43,28 39,95 57,06

0,15 32,05 72,44 33,93 82,57

0,075 20,27 90,88 18,7 96,63

Tabela 4.9: Distribuição granulométrica do agregado das amostras da balança da usina, A03 (revestimento externo) e A04 (revestimento interno).



Massa retida (g)

% retida acumulada

Massa retida (g)

% retida acumulada

4,8 0 0,00 0,38 0,33

2,36 0,86 0,65 0,71 0,94

1,18 7,13 6,02 6,3 6,34

0,6 19,62 20,79 16,9 20,85

0,3 40,82 51,53 31,46 47,86

0,15 41,72 82,94 31,33 74,75

0,075 17,88 96,41 20,51 92,36

62

Tabela 4.10: Distribuição granulométrica do agregado das amostras do prédio da fábrica da usina, A05 (revestimento externo) e A06 (revestimento interno).



Massa retida (g)

% retida acumulada

Massa retida (g)

% retida acumulada

4,8 0 0,00 0 0,00

2,36 1,58 1,25 1,84 1,41

1,18 7,62 7,30 10,34 9,32

0,6 17,13 20,88 21,07 25,45

0,3 28,97 43,86 35,81 52,85

0,15 32,89 69,95 32,93 78,06

0,075 25,2 89,94 20,88 94,04

De acordo com os dados apresentados nas Tabelas 4.8 a 4.10, observa-se

que o agregado silicioso, a areia, possui maior quantidade de grãos de 0,15 a

0,075mm de diâmetro, chegando a mais de 80%, indicando, dessa forma, que o

agregado mais presente na composição da areia da argamassa da usina é um

agregado fino.

Na Figura 4.16 estão ilustradas as curvas granulométricas de cada amostra

de argamassa da usina.

Figura 4.16 – Curvas granulométricas da areia de todas as amostras da usina.


Nota-se que as curvas granulométricas são praticamente paralelas, ou seja,

apresentam aproximadamente a mesma distribuição de grãos e exibem

característica de distribuição de grão predominante contínua.

0,0000

10,0000

20,0000

30,0000

40,0000

50,0000

60,0000

70,0000

80,0000

90,0000

100,0000

0,01 0,1 1 10 100

PO

RC

EN

TA

GE

M P

AS

SA

NT

E

(%)

MALHA DA PENEIRA (MM)

Amostra A01

Amostra A02

Amostra A03

Amostra A04

Amostra A05

Amostra A06

63

Para classificação dos agregados siliciosos, de acordo com a NBR 7211

(ABNT, 2009), foram calculadas as propriedades físicas a partir da análise das

curvas granulométricas (Figura 4.16), que estão indicadas na Tabela 4.11.

Tabela 4.11: Propriedades físicas do agregado.

Propriedades físicas

Agregado miúdo

A01 A02 A03 A04 A05 A06

Diâmetro máximo (mm)

1,18mm 2,36mm 2,36mm 2,36mm 2,36mm 2,36mm

Módulo de finura (Mf) 1,36 1,78 1,62 1,51 1,43 1,67

Como pode ser aferido na Tabela 4.11, o diâmetro máximo (mm) para todas

as amostras de argamassa é o mesmo, 2,36mm, exceto para a amostra A01 que

apresentou um diâmetro máximo menor, de 1,18mm. Esse diâmetro máximo

significa a dimensão máxima que essa amostra de agregado possui, ou seja, a A01

possui grãos com diâmetros menores comparado as demais amostras.

De acordo com os dados apresentados na Tabela 4.11, o valor do Mf

apresentou uma variação entre as amostras das argamassas, verificando-se que as

amostras A02, A03 e A06 encontram-se na zona aceitável de utilização e são

classificadas como areia fina, e as outras amostras, A01, A04 e A05 encontram-se

fora da zona utilizável inferior, classificando-se como areia muito fina, pois

apresentaram Mf mais baixos, o que representa um solo mais fino.

Portanto, da análise destes valores em relação ao agregado, pode-se concluir

que em todas as amostras coletadas há presença de uma quantidade predominante

de agregado miúdo classificado como areia de quartzo fina ou muito fina, de acordo

com o módulo de finura obtido e os resultados de FRX e DRX.

4.1.7 Absorção de água por imersão

A absorção de água por imersão é uma propriedade que indica o volume de

poros permeáveis de um corpo sólido poroso. As Figuras 4.17 a 4.20 apresentam os

resultados do ensaio para obtenção da absorção de água por imersão por prédio da

Usina.

64

Figura 4.17 – Absorção de água por imersão das amostras do prédio administrativo da Usina.


Diante o resultado de absorção na Figura 4.17, para as argamassas do prédio

administrativo (amostras A01 e A02), pode-se observar que a amostra A01 foi a que

apresentou menor absorção de água por imersão, ou seja, possui um menor volume

de poros permeáveis. Isso pode ser explicado pela maior quantidade de teor de

ligante no traço da amostra A01, que a A02, e também pelo valor menor do módulo

de finura, que indica o uso de areias mais finas, o que contribui para a redução da

porosidade e da absorção de água da argamassa.

Figura 4.18 – Absorção de água por imersão das amostras da balança da Usina.


7,711

12,075

0

2

4

6

8

10

12

14

16

A01 A02AB

SO

RÇ

ÃO

DE

ÁG

UA

(%

)

ARGAMASSAS PRÉDIO ADMINISTRATIVO

13,641

10,308

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

A03 A04

AB

SO

RÇ

ÃO

DE

ÁG

UA

(%

)

ARGAMASSAS DA BALANÇA

65

Observando o resultado da Figura 4.18, sobre a absorção para as

argamassas da balança da Usina, amostras A03 e A04, é possível aferir mais uma

vez que a amostra que pertence a um traço mais rico em aglomerante e que

apresentou um módulo de finura do agregado menor, a amostra A04, apresenta

menor valor de absorção de água por imersão comparado a A03.

Figura 4.19 – Absorção de água por imersão das amostras da fábrica da Usina.


Na Figura 4.19 estão apresentados os valores de absorção para as amostras

da Fábrica da Usina (A05 e A06) são próximos, tendo em vista que o traço dessas

amostras é semelhante, 1:6 e 1:7, respectivamente. Porém, diferente dos resultados

anteriores, mesmo a amostra A05 sendo mais rica em ligante e com menor módulo

de finura, esta apresentou um valor maior de absorção de água do que a A06.

Fazendo ainda uma analogia entre todas as argamassas estudadas, através

da Figura 4.20, onde são ilustrados os resultados de absorção de água por imersão

para todas as amostras.

15,373

13,004

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

A05 A06

AB

SO

RÇ

ÃO

DE

ÁG

UA

(%

)

ARGAMASSAS DA FÁBRICA

66

Figura 4.20 – Absorção de água das amostras de argamassas da usina.


Pode-se considerar, diante da análise dos dados, que as amostras A01 e A04

são as argamassas que apresentaram menor valor de absorção de água por

imersão, o que indica que essas argamassas possuem menor volume de poros

permeáveis, condizente com seus resultados anteriores, de argamassas com traço

mais rico em ligante, pois, de acordo com a literatura, o aumento do teor de cal no

traço de uma argamassa proporciona uma redução de poros nesta (ORTEGA et al.,

2018). Silva, Pinto e Gomes (2014) ratificam ainda que o aumento de teor de ligante

na quantidade de mistura de cal hidráulica natural implicará na diminuição da

porosidade e a absorção de água da argamassa.

A amostra A01 pertencente ao revestimento externo do prédio administrativo

da Usina foi a que apresentou a menor absorção de água, o que pode ser explicado

pelo traço dessa amostra, que é o mais abundante em cal, e ainda, pelo módulo de

finura, pois é a argamassa que tem menor módulo, o que demostra o emprego de

areia mais fina nessa argamassa, e de acordo com Cavaco (2005), isso colabora

para que haja redução da porosidade e da absorção de água da argamassa.

7,711

12,075

13,641

10,308

15,373

13,004

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

A01 A02 A03 A04 A05 A06

AB

SO

RÇ

ÃO

DE

ÁG

UA

(%

)

ARGAMASSAS DA USINA

67

4.1.8 Resistência à compressão

Na Tabela 4.12 são apresentados os valores relacionados ao ensaio de

resistência à compressão, como a carga de ruptura, resistência à compressão sem o

fator de correção, e o valor de resistência à compressão considerando o fato de

correção para cada amostra.

Tabela 4.12: Dados do ensaio de resistência à compressão das argamassas da Usina Ilha Bela.

Amostras das

argamassas da Usina

Carga de ruptura

(Kgf)

Resistência à compressão sem fator de

correção (MPa)

Fator de correção

Resistência à compressão com fator de

correção (MPa)

A01 5450,0 32,8 0,778 25,5

A02 981,7 5,9 0,775 4,6

A03 520,0 3,1 0,785 2,5

A04 2226,7 13,4 0,831 11,1

A05 780,0 4,7 0,849 3,9

A06 680,0 4,1 0,782 3,2

Os resultados de resistência à compressão são apresentados ainda nas

Figuras 4.21 a 4.24 que exibem os valores de resistência à compressão para as

argamassas de revestimento externo e interno, respectivamente, para análise

individualmente de resistência à compressão de cada prédio da Usina.

Na Figura 4.21 são apresentados os valores de resistência à compressão

para as amostras de argamassa do Prédio Administrativo da Usina, A01 e A02.

68

Figura 4.21 – Resistência à compressão das argamassas do Prédio Administrativo.


Verifica-se que a resistência mecânica é maior para a A01, a amostra de

argamassa de revestimento externo do prédio. E, de acordo com os resultados

anteriores, a explicação se deve ao alto teor de ligante do traço dessa amostra,

comparado ao traço da amostra A02 que é mais fraco, e também ao módulo de

finura que é menor para a A01.

Na Figura 4.22 estão apresentados os valores de resistência à compressão

para as amostras de argamassa da Balança da Usina, A03 e A04.

Figura 4.22 – Resistência à compressão das argamassas da Balança.


25,514

4,578

-10,000

-5,000

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

40,000

A01 A02

RE

SIS

TÊ

NC

IA À

C

OM

PR

ES

SÃ

O (

MP

a)

ARGAMASSAS DO PRÉDIO ADMINISTRATIVO

2,456

11,134

-4,000

-2,000

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

18,000

A03 A04

RE

SIS

TÊ

NC

IA À

C

OM

PR

ES

SÃ

O (

MP

a)

ARGAMASSAS DA BALANÇA

69

Mais uma vez, verifica-se que a resistência mecânica é maior para a

argamassa que é mais rica em ligante e com menor módulo de finura, a amostra

A04, que pertence a argamassa de revestimento interno da Balança.

Na Figura 4.23 estão apresentados os valores de resistência à compressão

para as amostras de argamassa da Fábrica da Usina, A05 e A06.

Figura 4.23 – Resistência à compressão das argamassas da Fábrica.


Observando a Figura 4.23, é possível identificar mesmo que em uma pequena

diferença das amostras, que novamente o valor de resistência mecânica é maior

para a amostra que possui menor módulo de finura e um traço mais forte em ligante,

a amostra A05, pertencente a argamassa de revestimento externo da Fábrica.

A Figura 4.24 apresenta os valores de resistência à compressão para todas

as argamassas da Usina.

3,984

3,200

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

4,500

5,000

A05 A06

RE

SIS

TÊ

NC

IA À

C

OM

PR

ES

SÃ

O (

MP

a)

ARGAMASSAS DA FÁBRICA

70

Figura 4.24 – Resistência à compressão das amostras de argamassas da Usina.


Fazendo uma análise dos valores de resistência mecânica de todas as

argamassas, é possível identificar que as amostras que apresentaram maiores

resistências (A01 e A04) são justamente as argamassas que apresentaram aspecto

resistente quando na observação visual e são as argamassas com traço mais rico

em ligante, ratificando resultados anteriores. E dentre as seis amostras, a que se

destaca é a argamassa A01 por alcançar uma melhor resistência mecânica, que

pode ser justificada pelo traço mais forte em ligante, e o menor valor em módulo de

finura e diâmetro máximo do agregado. Pois, de acordo com Lanas et al., (2004),

agregados com tamanho de grão pequeno demostram uma boa coesão na interface

melhorando a resistência.

Portanto, percebe-se que o aumento de ligante em um traço de argamassa

confere a esta argamassa uma maior resistência mecânica, o que é reportado na

literatura. Damas et al., (2018), Sala et al., (2016), Penas (2008), Lanas et al.,

(2004), relataram em suas pesquisas que as argamassas que contém uma grande

quantidade de ligante exibem uma maior resistência de compressão, ou seja, quanto

mais rico o traço em ligante mais elevadas são as resistências.

Relacionando estes resultados ao edifício histórico em estudo, pode-se

perceber que as argamassas de revestimento externas de dois dos três prédios

analisados, prédio administrativo e prédio da fábrica da Usina, apresentaram uma

resistência maior que a argamassa de revestimento interno, devido ao traço dessas

25,514

4,5782,456

11,134

3,984 3,200

-5,000

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

A01 A02 A03 A04 A05 A06

RE

SIS

TÊ

NC

IA À

C

OM

PR

ES

SÃ

O (

MP

a)

ARGAMASSAS DA USINA

71

amostras serem mais abundantes em cal, enquanto que a argamassa de

revestimento externo do prédio da balança apresentou uma resistência à

compressão menor que a argamassa de revestimento interno deste mesmo prédio, o

que é justificado pelo seu traço.

A relação entre a resistência à compressão e a absorção de água por imersão

das amostras é representada na Figura 4.25.

Figura 4.25 – Resistência à compressão vs absorção de água por imersão das argamassas da Usina.


Fazendo um comparativo da resistência mecânica e absorção de água por

imersão para cada amostra, é possível verificar que as argamassas que

apresentaram menores valores de absorção de água foram exatamente as que

alcançaram um maior valor de resistência, e isso é mencionado na literatura.

Segundo Silva, Pinto e Gomes (2014), a porosidade e a absorção de água da

argamassa são diminuídas, enquanto exibem maior resistência mecânica precoce.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0

5

10

15

20

25

30

A01 A02 A03 A04 A05 A06

AB

SO

RÇ

ÃO

DE

ÁG

UA

(%

)

RE

SIS

TÊ

NC

IA À

CO

MP

RE

SS

ÃO

(M

Pa)

ARGAMASSAS DA USINA

RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ABSORÇÃO DE ÁGUA

72

CAPÍTULO 5

Conclusões

A partir da análise dos resultados experimentais realizados no estudo de

caracterização das argamassas de revestimento da Usina Ilha Bela/RN, podem ser

obtidas as seguintes conclusões:

Com a observação visual, constatou-se que todas amostras extraídas

da Usina apresentam nódulos de carbonato de cálcio e a maior parte

apresenta uma cor clara, com exceção da A02, que tem uma

tonalidade castanho claro devido a diferença em sua composição

química, comparada as demais. Apresentam semelhança as amostras

A01 e A04, na cor e são compactas e resistentes, se divergindo na

espessura. As amostras A02 e A03, quanto à espessura, número de

camadas e aspecto pouco resistente. E as amostras A05 e A06, na cor,

número de camadas, espessura e aspecto pouco resistente.

Na caracterização química das argamassas antigas da Usina, verificou-

se que as argamassas coletadas são ricas em cal, com aglomerante de

origem calcítica e areia de origem silicosa, como agregado.

Além dos principais constituintes, a cal e a areia, as amostras A01,

A03, A04, A05 e A06 apresentaram anortita e caulinita, com exceção

da A06. A caulinita indica a presença de argila na argamassa. E a

anortita, pode ser explicada devido a presença de cálcio e magnésio

nas amostras. Enquanto a amostra A02 não apresentou caulinita e

anortita, e sim, hematita, o que explica a alta quantidade de ferro nessa

amostra, corroborando com a sua coloração escura.

O termograma das argamassas A01, A03, A04, A05 e A06,

apresentaram resultados semelhantes, confirmando o FRX e DRX

destas. Foi identificado um pico de pequena intensidade que indica a

desidratação de argilominerais, do tipo caulinita, e um pico de alta

intensidade, que indica a decomposição de CaCO3, do tipo calcita. Já o

termograma da argamassa A02, além do pico de alta intensidade da

73

decomposição de CaCO3, apresentou outro pico intenso que

representa a desidratação em alta quantidade de argila, atestando a

presença de argila na composição dessa amostra.

As argamassas A01, A03, A04, A05 e A06 são constituídas de cal e

areia, enquanto a argamassa A02 é constituída de cal, areia e argila.

Pelos resultados de TG e teor de aglomerante, pode-se considerar que

existem três tipos de argamassa na usina, cujas relações

aglomerante/agregado são: 1:3 para as amostras A01 e A04, 1:8 para

as amostras A02 e A03 e 1:6 para as amostras A05 e A06.

Na caracterização física das argamassas da Usina, pode-se verificar

que o agregado miúdo classificado como areia de quartzo, para as

amostras A02, A03 e A06 encontram-se na zona aceitável de utilização

e por isso, são classificadas como areia fina, e as amostras, A01, A04

e A05 encontram-se fora da zona utilizável inferior, classificando-se

como areia muito fina.

Quanto a absorção de água, constatou-se que as amostras A01 e A04

apresentaram menor valor de absorção de água por imersão,

combinando com os resultados anteriores, pois estas amostras

apresentaram traço mais rico em ligante, e segundo a literatura, quanto

maior a quantidade de teor de cal no traço de uma argamassa, menor

a absorção de água desta, combinando também com o resultado de

resistência à compressão.

A análise de resistência à compressão dessas argamassas existentes,

mostrou que as amostras A01 e A04 foram as que exibiram maior valor

de resistência, o que é condizente com resultados anteriores, pois

foram estas as argamassas que apresentaram aspecto resistente na

observação visual e que possuem traço mais rico em ligante.

Portanto, no que se refere a conservação e futura restauração desse

patrimônio histórico, pode-se concluir como uma argamassa compatível a

argamassa antiga da Usina de Ilha Bela, uma argamassa constituída de cal e areia,

na proporção aglomerante:agregado 1:3, com boa resistência à compressão e pouca

absorção de água para as argamassas de revestimento externo do prédio

74

administrativo e revestimento interno da balança; uma argamassa de reparo

constituída de cal e areia com traço 1:8, com uma maior absorção de água e

apresentando um menor desempenho à resistência à compressão, para as

argamassas de revestimento externo do prédio da balança e revestimento interno do

prédio administrativo, sendo esta constituída da argila como agregado, além da

areia; e uma argamassa de restauro constituída de cal e areia, na proporção de 1:6,

apresentando uma resistência à compressão um pouco menor, para as argamassas

de revestimento externo da fábrica, com uma maior capacidade de absorção de

água por imersão, e para as argamassas de revestimento interno desse mesmo

prédio com uma capacidade de absorção de água menor.

Logo, conhecido as características das argamassas existentes da Usina de

ilha Bela fica como sugestão para trabalhos futuros o desenvolvimento de uma

argamassa de restauro mais compatível possível para execução de uma

conservação e manutenção adequada deste patrimônio histórico.

75

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Adna Lúcia Rodrigues de Menezes...de Ilha Bela localizada no município de Ceará Mirim/RN / Adna Lúcia Rodrigues de Menezes. - 2019. 95f.: il. Dissertação (Mestrado)-Universidade